相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，主要由左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子以及螺旋彈簧組成，左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子由葉片、中心軸組成，葉片和中心軸加工成一個(gè)整體，中心軸貫穿于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的中間部位，中心軸有軸向通孔，中心軸的前端有凸臺(tái)，中心軸的末端有內(nèi)錐孔，葉片由左旋葉片以及右旋葉片組成；螺旋彈簧外徑小于換熱管外徑，螺旋彈簧內(nèi)徑大于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的外徑，螺旋彈簧包覆在左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子上，靠近兩端的葉片的端部粘接擋片，螺旋彈簧被擋片限制在葉片間。本發(fā)明螺旋彈簧在波動(dòng)液體帶動(dòng)下出現(xiàn)振動(dòng)，振動(dòng)的彈簧能夠打破邊界層，增強(qiáng)強(qiáng)化傳熱效果，并且振動(dòng)的螺旋彈簧對(duì)換熱管管壁的污垢具有刮擦作用，從而具有防垢除垢的作用。
【專利說(shuō)明】相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管殼式換熱器設(shè)備中換熱管內(nèi)的強(qiáng)化傳熱以及防垢清垢的內(nèi)插元件，尤其涉及一種以換熱管管內(nèi)液體提供動(dòng)力的，起到強(qiáng)化傳熱以及防垢除垢作用的相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子。
技術(shù)背景
[0002]管殼式換熱器作為石油、化工、火電、核電、冶金、輕工、航空器件和船舶車輛等眾多領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的熱交換設(shè)備，但是管殼式換熱器的換熱效率不高，以及換熱管中普遍存在結(jié)垢問(wèn)題，導(dǎo)致了管殼式換熱器不能充分地進(jìn)行有效的換熱。污垢不但能夠增加熱阻，降低傳熱效率，還會(huì)增加管道的流動(dòng)阻力，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)堵管等現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響了設(shè)備運(yùn)行安全，產(chǎn)生重大能源浪費(fèi)。換熱管污垢會(huì)造成傳熱惡化，流通面積降低，流通阻力增大，增加初始投資，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)垢下腐蝕，對(duì)設(shè)備的安全造成很大的威脅?，F(xiàn)在對(duì)污垢的處理方法是進(jìn)行停機(jī)清洗，采用高壓水槍清洗或者酸洗等清洗方式，不但造成人力物力的浪費(fèi)，清洗的廢水還會(huì)造成環(huán)境的污染，并且停機(jī)清洗還影響了工廠的連續(xù)生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)效率。人們一直試圖發(fā)明一種在線清洗技術(shù)，其中之一就是利用流體推動(dòng)螺旋紐帶旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)除垢的方法，例如中國(guó)專利名稱為“雙擾流螺旋式強(qiáng)化換熱及自動(dòng)除垢裝置(CN1424554) ”，但是由于螺旋紐帶為一條整帶，換熱管在經(jīng)過(guò)加工安裝后不夠順直，螺旋紐帶與換熱管內(nèi)壁之間會(huì)產(chǎn)生不均勻的縫隙，這樣紐帶的除垢作用小而不均勻，除垢效果不理想。之后中國(guó)專利號(hào)為ZL200520127121.9，公開了發(fā)明名稱為“轉(zhuǎn)子式自清潔強(qiáng)化傳熱裝置”的專利申請(qǐng)，此裝置是由固定架、轉(zhuǎn)子、柔性軸和支撐管構(gòu)成，兩固定架分別固定在換熱管的兩端；轉(zhuǎn)子的外表面有螺旋棱，轉(zhuǎn)子上有中心孔；支撐架設(shè)在轉(zhuǎn)子與固定架之間，柔性軸穿過(guò)轉(zhuǎn)子的中心孔和支撐管固定在兩固定架上。但是該轉(zhuǎn)子為單一旋向螺旋形，雖然對(duì)換熱管內(nèi)液體的傳熱起到一定的強(qiáng)化作用，但是強(qiáng)化傳熱效果受到一定的限制；轉(zhuǎn)子采用擾流沖擊管壁的方式進(jìn)行防垢，只是對(duì)延緩結(jié)垢有一定的效果，但是其不能清垢，并且轉(zhuǎn)子在液體的推動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快，不能夠精確地控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)了一種增強(qiáng)換熱效率、以及防垢除垢的新型轉(zhuǎn)子。新型轉(zhuǎn)子由左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子跟螺旋彈簧組成，左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的葉片由左旋葉片以及右旋葉片相間組成，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相間葉片能增強(qiáng)流體的擾動(dòng)，起到強(qiáng)化傳熱的作用，并且擾動(dòng)的流體對(duì)換熱管管壁的污垢進(jìn)行沖擊，起到防垢除垢的作用。螺旋彈簧包覆在轉(zhuǎn)子外側(cè)，與轉(zhuǎn)子葉片相連接，在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)流體波動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧會(huì)前后振動(dòng)，振動(dòng)的彈簧打破邊界層，起到強(qiáng)化傳熱的作用，并且彈簧的振動(dòng)會(huì)與換熱管壁發(fā)生一定的摩擦，能起到換熱管防止除垢的作用。
[0004]為解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，主要由左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子以及螺旋彈簧組成，左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子由葉片、中心軸組成，葉片和中心軸加工成一個(gè)整體，中心軸貫穿于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的中間部位，中心軸有軸向通孔，通孔的直徑略大于支撐軸的外徑，中心軸的前端有凸臺(tái)，中心軸的末端有內(nèi)錐孔，凸臺(tái)的徑向尺寸略小于內(nèi)錐孔的徑向尺寸，使得相鄰的左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子通過(guò)凸臺(tái)和內(nèi)錐孔裝配成串組，葉片由左旋葉片以及右旋葉片組成，左旋葉片的軸向長(zhǎng)度大于右旋葉片的軸向長(zhǎng)度；螺旋彈簧外徑小于換熱管外徑，內(nèi)徑大于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的外徑，螺旋彈簧包覆在左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子上，靠近兩端的葉片的端部粘接擋片，螺旋彈簧被擋片限制在葉片間。運(yùn)行時(shí)左旋葉片受到液體的沖擊力與右旋葉片受到的沖擊力相反，而沖擊力的大小跟葉片的大小成正比，由于葉片的徑向長(zhǎng)度相同，導(dǎo)程相同，左旋葉片的軸向長(zhǎng)度大于右旋葉片的軸向長(zhǎng)度時(shí)，轉(zhuǎn)子受到的合力產(chǎn)生一個(gè)左旋葉片主導(dǎo)的軸向力矩，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向的時(shí)候，可以改變轉(zhuǎn)子的左旋葉片以及右旋葉片的比例關(guān)系來(lái)精確的控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)特性。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左旋葉片受到液體的沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，由于右旋葉片與左旋葉片同向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)左旋葉片擾動(dòng)的液體起到再次改變流動(dòng)方向的作用，使液體湍動(dòng)程度增強(qiáng)，并促進(jìn)中心液體與邊界層液體之間的混合以及交換，增強(qiáng)傳熱的效果；并且湍動(dòng)液體沖擊管壁，能夠防止污垢在換熱管管壁的沉積，對(duì)換熱管管壁已有的污垢具有剝蝕作用。螺旋彈簧與左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子間由連接部連接，連接部處于轉(zhuǎn)子的左旋葉片上。由于螺旋彈簧與換熱管管壁間的縫隙很小，當(dāng)液體流過(guò)換熱管與螺旋彈簧間的縫隙時(shí)，液體流速會(huì)增大，從而增大液體對(duì)換熱管壁的沖刷，防止換熱管管壁的結(jié)垢。運(yùn)行中管內(nèi)的液體會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，螺旋彈簧在波動(dòng)液體的帶動(dòng)下出現(xiàn)振動(dòng)，由于彈簧靠管壁很近，振動(dòng)的彈簧能夠破壞邊界層，增強(qiáng)強(qiáng)化傳熱的效果，并且振動(dòng)的螺旋彈簧對(duì)換熱管管壁的污垢具有刮擦作用，從而具有防垢除垢的作用。
[0005]本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，左旋葉片的個(gè)數(shù)為I個(gè)、2個(gè)或多個(gè)；左旋葉片與右旋葉片的個(gè)數(shù)比為1:1、2:1、1:2等比例關(guān)系。
[0006]本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，螺旋彈簧的軸向長(zhǎng)度小于轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度。
[0007]本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，螺旋彈簧與螺旋葉片間還可以采用點(diǎn)焊、局部鉚接或局部粘接等連接方式，這些方式下，螺旋彈簧與左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，彈簧的跳動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)共同左右在管壁上，除垢、阻垢效果更顯著。
[0008]本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，由高分子材料、高分子基復(fù)合材料、金屬或者陶瓷材料制作。為減少?gòu)椈蓪?duì)管壁的過(guò)度磨損，彈簧的硬度要小于換熱管的硬度，或者彈簧選用復(fù)合高分子材料，即有韌性又有彈性。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:1、通過(guò)控制左旋葉片與右旋葉片的比例以及長(zhǎng)度關(guān)系，來(lái)精確的控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。2、左旋葉片受到液體的沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，右旋葉片液體起到再次改變流動(dòng)方向的作用，增強(qiáng)液體湍動(dòng)程度，并促進(jìn)中心液體與邊界層液體之間的混合以及交換，增強(qiáng)強(qiáng)化傳熱的效果。3、螺旋彈簧與換熱管管壁間的縫隙很小，當(dāng)液體流過(guò)換熱管與螺旋彈簧間的縫隙時(shí)，液體流速會(huì)增大，從而增大液體對(duì)換熱管壁的沖刷，防止換熱管管壁的結(jié)垢。4、螺旋彈簧在波動(dòng)液體的帶動(dòng)下出現(xiàn)振動(dòng)，振動(dòng)的彈簧能夠打破邊界層，增強(qiáng)強(qiáng)化傳熱的效果，并且振動(dòng)的螺旋彈簧對(duì)換熱管管壁的污垢具有刮擦作用，從而具有防垢除垢的作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子的主視結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子的一個(gè)具體實(shí)施例。
[0013]圖中，I一左旋葉片，2—螺旋彈簧，3—左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子，4一右旋葉片，5—中心軸，6—內(nèi)錐孔，7—擋片，8—凸臺(tái)，9—限位件，10—支撐架，11—相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，12—換熱管，13—支撐軸。

【具體實(shí)施方式】
[0014]圖3為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子強(qiáng)化傳熱裝置包括本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11、限位件9、換熱管12、支撐架10和支撐軸13，數(shù)個(gè)本發(fā)明相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11通過(guò)支撐軸13串聯(lián)在一起，相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11間通過(guò)前端的錐形凸臺(tái)8與相鄰轉(zhuǎn)子的末端的內(nèi)錐孔6相配合，中心軸5穿裝在支撐軸13上，限位件9將多個(gè)相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11分為幾組轉(zhuǎn)子串，支撐架10固定在換熱管12兩端，支撐軸13的兩端分別固定在支撐架10上。相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11由左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子3以及螺旋彈簧2組成，左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子3葉片由左旋葉片I以及右旋葉片4組成，左旋葉片I的軸向長(zhǎng)度大于右旋葉片4，螺旋彈簧2外徑小于換熱管12外徑，內(nèi)徑大于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子3的外徑，螺旋彈簧2包覆在左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子3上，被擋片7擋在葉片上，見圖1和圖2所示。運(yùn)行時(shí)左旋葉片I受到液體的沖擊力與右旋葉片4受到的沖擊力相反，而沖擊力的大小跟葉片的大小成正比，由于左旋葉片I與右旋葉片4的徑向長(zhǎng)度相同及導(dǎo)程相同，左旋葉片I的軸向長(zhǎng)度大于右旋葉片4的軸向長(zhǎng)度時(shí)，轉(zhuǎn)子受到的合力產(chǎn)生一個(gè)由左旋葉片I主導(dǎo)的軸向力矩，從而可使相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要控制相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向的時(shí)候，可以改變相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11的左旋葉片I以及右旋葉片4的比例關(guān)系來(lái)精確的控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)特性。當(dāng)相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左旋葉片I受到液體的沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，由于右旋葉片4與左旋葉片I同向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)左旋葉片I擾動(dòng)的液體起到再次改變流動(dòng)方向的作用，使液體湍動(dòng)程度增強(qiáng)，并促進(jìn)換熱管12中心液體與邊界層液體之間的混合以及交換，增強(qiáng)強(qiáng)化傳熱的效果；并且使湍流液體沖擊換熱管12管壁，能夠防止污垢在換熱管12管壁的沉積，并且對(duì)換熱管12管壁已有的污垢具有剝蝕作用?？拷鼉啥说娜~片的端部粘接擋片7，螺旋彈簧2與由左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子3間由擋片7限制住。由于螺旋彈簧2與換熱管12管壁間的縫隙很小，當(dāng)液體流過(guò)換熱管12與螺旋彈簧2間縫隙時(shí)，液體的流速增大，從而增大液體對(duì)換熱管12壁的沖刷作用，防止換熱管12管壁的結(jié)垢。運(yùn)行中換熱管12內(nèi)的液體會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，螺旋彈簧2在液體的帶動(dòng)下出現(xiàn)振動(dòng)，振動(dòng)的彈簧能夠打破邊界層，增強(qiáng)強(qiáng)化傳熱的效果，并且振動(dòng)的螺旋彈簧2對(duì)換熱管12管壁的污垢具有刮擦作用，從而具有防垢除垢的作用。
【權(quán)利要求】
1.相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，其特征在于:主要由左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子以及螺旋彈簧組成，左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子由葉片、中心軸組成，葉片和中心軸加工成一個(gè)整體，中心軸貫穿于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的中間部位，中心軸有軸向通孔，通孔的直徑略大于支撐軸的外徑，中心軸的前端有凸臺(tái)，中心軸的末端有內(nèi)錐孔，凸臺(tái)的徑向尺寸略小于內(nèi)錐孔的徑向尺寸，葉片由左旋葉片以及右旋葉片組成，左旋葉片的軸向長(zhǎng)度大于右旋葉片的軸向長(zhǎng)度；螺旋彈簧外徑小于換熱管外徑，螺旋彈簧內(nèi)徑大于左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子的外徑，螺旋彈簧包覆在左右旋葉片相間轉(zhuǎn)子上，靠近兩端的葉片的端部粘接擋片，螺旋彈簧被擋片限制在葉片間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，其特征在于:左旋葉片或右旋葉片的個(gè)數(shù)分別為I個(gè)、2個(gè)或多個(gè)；左旋葉片與右旋葉片的個(gè)數(shù)比為1:1、2:1或1:2等比例關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相間葉片自振蕩轉(zhuǎn)子，其特征在于:螺旋彈簧與螺旋葉片間還可以采用點(diǎn)焊、局部鉚接或局部粘接等連接方式。
【文檔編號(hào)】F28G3/00GK104154805SQ201410385525
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 何長(zhǎng)江, 閻華 , 關(guān)昌峰, 丁玉梅 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)