專利名稱：自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱交換和傳熱設(shè)備，特別涉及一種自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器。該管式換熱器包括管殼式、容積式、套管式、蛇管式、翅片(螺紋)管式、熱管式換熱器和空冷器，以及具近園形板管流道的全焊接結(jié)構(gòu)的板式與板殼式換熱器。
在換熱器在線清洗的現(xiàn)有技術(shù)中，屬旋轉(zhuǎn)螺旋除垢清洗技術(shù)的有西德專利為DE2224728(1974.10.31)，蘇聯(lián)專利為SU1158846(1985.5.30)。這種旋轉(zhuǎn)螺旋除垢清洗技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是螺旋件的制造簡便，金屬材料消耗少，成本低。但是，德、蘇專利技術(shù)的外動(dòng)力傳動(dòng)，所需的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，制作成本過高。
本實(shí)用新型的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，不需要外動(dòng)力傳動(dòng)，只要在流體作用下，螺旋除垢元件就可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)除垢防垢，擾動(dòng)湍流，強(qiáng)化傳熱，使換熱器保持終身自潔高熱效。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的管式換熱器的換熱管采用“自動(dòng)機(jī)械除垢換熱管”專利技術(shù)(專利號ZL93244997.2，該專利權(quán)人即本專利權(quán)人)的優(yōu)點(diǎn)，即管外側(cè)套裝至少一段轉(zhuǎn)振螺旋彈簧，管內(nèi)側(cè)安插多節(jié)異徑轉(zhuǎn)振螺旋彈簧，而與之不同的是以一種特制的螺旋槳與各節(jié)轉(zhuǎn)振彈簧構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)元件，各轉(zhuǎn)動(dòng)元件以中軸拉桿鋼絲為軸承且以限位擋板定位，或者以一種新的聯(lián)軸節(jié)代替中軸拉桿鋼絲及固定其上的限位擋板，構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流的簡單的機(jī)械系統(tǒng)，該系統(tǒng)在流體作用下不僅呈全方位持續(xù)的振動(dòng)狀態(tài)，而且同時(shí)呈持續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，從而加強(qiáng)了該系統(tǒng)自動(dòng)除垢防垢，強(qiáng)化傳熱的良好效果。
本實(shí)用新型的技術(shù)原理，主要是在管式換熱器的換熱管中內(nèi)插自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺旋彈簧系統(tǒng)，在管內(nèi)流體作用下及系統(tǒng)本身所具有的特性，使之不斷產(chǎn)生兩大方面的運(yùn)動(dòng)一是螺旋彈簧系統(tǒng)持續(xù)產(chǎn)生的軸向、徑向、環(huán)向的振動(dòng)和轉(zhuǎn)振，二是螺旋槳產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)各節(jié)轉(zhuǎn)振彈簧的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這兩大方面的運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)系統(tǒng)對管壁產(chǎn)生了不斷地強(qiáng)有力地接觸、刮摩和撞擊，故加強(qiáng)了對管壁已有污垢的清除效果；同時(shí)該系統(tǒng)又反作用于流體，對流體產(chǎn)生強(qiáng)有力地持續(xù)擾動(dòng)；而螺旋槳帶動(dòng)轉(zhuǎn)振彈簧的轉(zhuǎn)動(dòng)，又使流體產(chǎn)生兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，一是沿槳的軸線方向向前的螺旋運(yùn)動(dòng)，另一是沿槳的旋轉(zhuǎn)方向成圓周運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的合成使流體上下翻騰、螺旋前進(jìn)，因而能夠?qū)軆?nèi)流體進(jìn)行充分地?cái)_動(dòng)，使流場發(fā)生很大變化，特別是對管壁區(qū)邊界層層流底層所產(chǎn)生的有力破壞并激發(fā)湍流，導(dǎo)致管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的更大提高，與此同時(shí)也更有效地阻止了管壁污垢的沉積和形成。因而使設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行中能夠長久、穩(wěn)定地保持最佳傳熱狀態(tài)，終身高熱效。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出。
實(shí)施例“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”以管殼式為典型代表予以說明之，其它如容積式、套管式、蛇管式、翅片(螺紋)管式、熱管式換熱器和空冷器以及具近園形板管流道的全焊接結(jié)構(gòu)的板式與板殼式換熱器均可參照管殼式換熱器實(shí)施。


圖1是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管殼式換熱器”結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A詳圖，給出了管束換熱管外側(cè)套裝轉(zhuǎn)振彈簧及擾流柵對換熱管四點(diǎn)限位固定管束的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的B詳圖，給出了換熱管外側(cè)套裝轉(zhuǎn)振彈簧及管內(nèi)側(cè)插裝自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.殼體2.換熱管3.擾流柵4.轉(zhuǎn)振彈簧5.外導(dǎo)流筒6.固定支架7.拉振彈簧8.異徑轉(zhuǎn)振彈簧9.螺旋槳10.聯(lián)軸節(jié)
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管殼式換熱器”殼體(1)內(nèi)，裝有由換熱管(2)和擾流柵(3)組成的管束，換熱管(2)的外側(cè)套裝至少一段轉(zhuǎn)振彈簧(4)，在各段轉(zhuǎn)振彈簧(4)之間由擾流柵(3)將它們分開而互不干擾，它們在管外側(cè)構(gòu)成了一個(gè)自動(dòng)除垢擾流的簡單的機(jī)械系統(tǒng)。
換熱管(2)的內(nèi)側(cè)安插至少一段異徑轉(zhuǎn)振彈簧(8)，異徑轉(zhuǎn)振彈簧(8)分別與螺旋槳(9)以固定式聯(lián)結(jié)組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件，而各轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間分別通過聯(lián)軸節(jié)(10)以轉(zhuǎn)動(dòng)式聯(lián)接，組成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械系統(tǒng)，其兩端分別與換熱管(2)兩端固定支架(6)上的拉振彈簧(7)，通過聯(lián)軸節(jié)(10)與螺旋槳(9)相聯(lián)接，這樣便構(gòu)成了一個(gè)具有拉振、轉(zhuǎn)振和旋轉(zhuǎn)功能的螺旋彈簧系統(tǒng)。
螺旋槳(9)系由金屬或非金屬材料制成，槳型為螺旋帶式、螺旋桿式和螺旋槳式；而葉片系由實(shí)體或中空、多孔、葉窗式或彈簧鋼絲纏繞構(gòu)成，其葉型為傾斜葉片、后彎葉片、開啟葉片和全閉葉片。
拉振彈簧(7)和異徑轉(zhuǎn)振彈簧(8)，系由同徑和異徑的彈簧鋼絲或彈簧鋼帶構(gòu)成，異徑轉(zhuǎn)振彈簧(8)與螺旋槳(9)固定聯(lián)接成一體，形成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)元件。
聯(lián)軸節(jié)(10)系由金屬或非金屬材料制成，它把各轉(zhuǎn)動(dòng)元件與拉振彈簧(7)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，構(gòu)成自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋的簡單機(jī)械系統(tǒng)。
擾流柵(3)系由園形、方形、長方形或螺旋形的桿系組成的柵圈，用以取代折流板，分別從四個(gè)方位將換熱管(2)固定并支撐管束。
當(dāng)兩種溫度不同的流體在“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管殼式換熱器”進(jìn)行熱交換時(shí)，管程流體進(jìn)入換熱管(2)內(nèi)，由于流體的流動(dòng)作用，使螺旋槳(9)帶動(dòng)異徑轉(zhuǎn)振彈簧(8)發(fā)生持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也使整個(gè)螺旋彈簧系統(tǒng)發(fā)生全方位的持續(xù)振動(dòng)，因而對管壁產(chǎn)生持續(xù)有力地接觸、刮摩和撞擊，使之獲得了自動(dòng)除垢的良好效果；在流體對螺旋彈簧系統(tǒng)發(fā)生作用的同時(shí)，該系統(tǒng)對流體產(chǎn)生的反作用則是對流體的全方位的強(qiáng)力擾動(dòng)，而螺旋槳(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)又使流體沿螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向上下翻騰，并沿軸線方向螺旋前進(jìn)，因而對流體造成全方位的機(jī)械擾動(dòng)，導(dǎo)致流場的很大變化，特別是對管壁區(qū)層流底層的有力破壞并激發(fā)湍流，大大提高了管內(nèi)膜傳熱系數(shù)，同時(shí)收到了防止污垢沉積和形成的良好效果。
殼程流體進(jìn)入換熱器后，由外(內(nèi))導(dǎo)流筒(5)將流體導(dǎo)流從管束的一端開始，以軸向直流為主流經(jīng)管束的換熱管(2)的外側(cè)和若干擾流柵(3)與管內(nèi)流體換熱，由于該換熱器以擾流柵(3)取代了折流板，使流場發(fā)生了很大變化，對傳熱、流體阻力和流速分布都有很大影響，流體流經(jīng)擾流柵(3)的每一擾流桿后都產(chǎn)生“渦街”和“文丘里”效應(yīng)，流速越高湍流越激烈；與此同時(shí)在流體作用下，換熱管(2)外側(cè)套裝的轉(zhuǎn)振彈簧(4)轉(zhuǎn)振也越強(qiáng)烈，一方面增強(qiáng)了對管壁的除垢效果，另一方面又進(jìn)一步加強(qiáng)了對流體的擾動(dòng)，從而使管外膜傳熱系數(shù)大大提高；又因流體是以軸向流動(dòng)為主，其流動(dòng)阻力極小，一般是弓型折流板的1/3～1/5，故在換取相同熱量時(shí)，倘若動(dòng)力消耗一致，則擾流柵式結(jié)構(gòu)可允許介質(zhì)流速提高2～3倍，因而極大地強(qiáng)化了傳熱。實(shí)驗(yàn)表明轉(zhuǎn)振彈簧和擾流柵結(jié)構(gòu)與普通換熱器相比，總傳熱速率提高30～50％，殼程總壓降可減少40％，單位壓降下的傳熱速率前者是后者的2倍，平均除垢率達(dá)70～80％。此外，擾流柵(3)對換熱管(2)施行四點(diǎn)限位方式，避免了后者在折流板作用下流體流動(dòng)方向與管束垂直而發(fā)生的誘導(dǎo)震動(dòng)使換熱管受到的嚴(yán)重?fù)p傷，以致失效等弊病，從而延長了換熱管的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，其特征在于旋轉(zhuǎn)螺旋不需外動(dòng)力傳動(dòng)，在換熱管內(nèi)插至少一段螺旋彈簧，分別與螺旋槳組成轉(zhuǎn)動(dòng)元件，由中軸拉桿鋼絲或聯(lián)軸節(jié)將各轉(zhuǎn)動(dòng)元件聯(lián)成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械系統(tǒng)；同時(shí)換熱管外套裝至少一段螺旋彈簧，構(gòu)成一個(gè)可轉(zhuǎn)振的機(jī)械系統(tǒng)；再由擾流柵取代折流板，將若干具有上述裝置的換熱管組成管束，安裝在具有外(內(nèi))導(dǎo)流筒的換熱器殼體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，其特征在于管式換熱器包括管殼式、容積式、套管式、蛇管式、翅片(螺紋)管式、熱管式換熱器和空冷器，以及具近園形板管流道的全焊接結(jié)構(gòu)的板式與板殼式換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，其特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)元件由螺旋槳與螺旋彈簧組成；螺旋槳系由金屬或非金屬材料制成，槳型為螺旋帶式、螺旋桿式和螺旋槳式，而葉片系由實(shí)體或中空、多孔、葉窗式或彈簧鋼絲纏繞構(gòu)成，其葉型為傾斜葉片、后彎葉片、開啟葉片和全閉葉片；螺旋彈簧系由同徑和異徑的彈簧鋼絲或彈簧鋼帶構(gòu)成，轉(zhuǎn)振彈簧與螺旋槳固定聯(lián)接成一體，形成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，其特征在于聯(lián)軸節(jié)系由金屬或非金屬材料制成，它把各轉(zhuǎn)動(dòng)元件與拉振彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，構(gòu)成自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋的簡單機(jī)械系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，其特征在于擾流柵系由圓形、方形、長方形或螺旋形的桿系組成的柵圈，用以取代折流板，分別從四個(gè)方位將換熱管固定并支撐管束。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋除垢擾流管式換熱器”，其特征在于旋轉(zhuǎn)螺旋不需外動(dòng)力傳動(dòng)，在換熱管內(nèi)插至少一段異徑轉(zhuǎn)振彈簧分別與螺旋槳組成轉(zhuǎn)動(dòng)元件，由中軸拉桿鋼絲或聯(lián)軸節(jié)將各轉(zhuǎn)動(dòng)元件聯(lián)成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械系統(tǒng)；同時(shí)換熱管外套裝至少一段轉(zhuǎn)振彈簧，再由擾流柵取代折流板，將若干具有上述裝置的換熱管組成管束，安裝在具有外(內(nèi))導(dǎo)流筒的換熱器殼體內(nèi)。該換熱器具有在流體作用下自動(dòng)除垢防垢、擾動(dòng)湍流、強(qiáng)化傳熱、降低熱阻流阻、節(jié)能高效、減少面積、減振長壽等優(yōu)異特性。
文檔編號F28G3/00GK2223474SQ9424555
公開日1996年3月27日 申請日期1994年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月25日
發(fā)明者呂剛, 呂志元 申請人:呂志元