專利名稱：一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于管殼式換熱設備傳熱管內強化傳熱與自清潔的裝置，該裝置能夠廣泛應用于熱力發電、石油化工、冶金、船舶、食品、制藥、輕工等行業的管殼式換熱設備與 反應設備上，尤其涉及以傳熱管內流體做動力的強化傳熱與在線自動清洗裝置的領域。
背景技術：
管殼式換熱器的傳熱管內壁結垢會導致傳熱效率下降、流體流動阻力增大，因而 增加了企業能源費用和生產成本，更為嚴重的是結垢還會導致垢下腐蝕，造成安全隱患，縮 短傳熱設備的使用壽命，而停產清洗將會影響生產的正常進行。在現有的管內自清潔強化傳熱方法中，轉子式自清潔強化傳熱裝置具有顯著的在 線清洗與強化傳熱效果。“轉子式自清潔強化傳熱裝置”(公開號CN 2833494)由轉子、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，使轉子沿傳熱 管軸線排列，轉子在流體沖擊下做旋轉運動，從而達到強化傳熱與在線清洗的目的。“轉片 式自清潔強化傳熱裝置”(專利號200820079749.x)由轉片、掛件、軸線和限位鉚釘構成， 換熱器的每根傳熱管需要兩個掛件，分別固定在傳熱管的兩端 ’轉片由軸線穿成串，轉片成 組排列，每組之間由限位鉚釘間隔，轉片造型比轉子結構簡單，材料可采用塑料或金屬，根 據其材質的不同可采用壓制成型或注射成型，成型模具得到簡化。上述兩種專利提到的裝置具有強化傳熱效果和在線自動清洗能力，已經得到工業 應用。但是在流體介質雜質較多的情況下局部轉子旋轉受阻，進而使得組內的其他轉子旋 轉不暢，嚴重時整個傳熱管內的所有轉子無法旋轉，失去了應有的作用。
發明內容
本發明旨在有效解決現有傳熱管內強化傳熱與在線自清潔技術中轉動件受雜質 影響轉動受阻等問題，以便增強其強化傳熱與自清潔效果。本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置采用的技術方案如下 它包括左固定架、轉動件、支撐軸、活動限位件、固定限位件、右固定架和彈性組件，介質從 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接，左固定架、右固定架 在傳熱管內沿軸向可以移動，支撐軸可以穿入左固定架、活動限位件、固定限位件、轉動件、 右固定架，在支撐軸上的轉動件可以一個挨著一個排列，也可以通過放入轉動件間的活動 限位件、固定限位件將轉動件分組排列，固定限位件與支撐軸固定連接，位于傳熱管出口的 右固定架的移動距離要小于右固定架在傳熱管中的定位長度距離，以保證轉動件在傳熱管 內的正常工作，傳熱管內的支撐軸為兩節、三節或多節。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徑為間隙配合的大彈簧，也可以是直徑與轉動件芯軸直徑相 近的小彈簧或彈性軟軸。彈性組件使轉子在傳熱管內能夠軸向往復運動，在介質流動作用 力變化的條件下，彈性組件軸向伸縮，進而帶動支撐軸上的轉動件在傳熱管內既旋轉又能 軸向往復移動，轉動件往復運動的振幅和轉動速度通過調節介質壓力和流量實現，可定期或不定期進行，也可以選用脈動泵，使軸向擾動周期進行。本發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 的其它位置，根據清潔和強化效果確定，如果傳熱管發生彎曲，利用彈性組件的柔性，可將 其放置在轉彎處，保證支撐軸上的轉動件旋轉自如。本發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。本發明中如果彈簧還起到定位作用，為減少金屬彈簧做軸向運動時對傳熱管造成 的磨損，在彈簧盤繞最大直徑處的彈簧絲外側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，在滿足定位和強度要求的情況下，定位件使介質流 通截面應盡量大，內孔以支撐軸定位，外圓以傳熱管內徑定位。為減少定位件外圓與傳熱管內徑的磨損，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。本發明中的轉動件可以是轉子或轉片，在轉動件的棱部開槽，槽的形式可以是直 槽、斜槽、梯形槽，可以在某個棱部的局部開槽，減少棱部與傳熱管內壁之間卡住雜質的幾 率，棱部易于受到介質的沖刷，同時這些槽還能增加傳熱管內壁邊界處的擾流，尤其在轉動 件做軸向運動時，增加對管壁的掛擦作用，清潔和傳熱效果更顯著。本發明中，轉動件可通過彈性組件進行分組，在一根支撐軸上轉動件也可以通過 活動限位件和\或固定限位件分成不同的組。本發明適用于管殼式換熱設備，包括臥式換熱器和立式換熱器、凝汽器、蒸發器、 碳化塔等傳熱管內壁易于結垢的場合，通過增加彈性組件使得轉動件在傳熱管內做軸向往 復運動，大大增加傳熱管內介質的擾流程度，有了彈性件的彈性和定位作用使得轉動件在 彎曲的傳熱管內也能使用，并且轉動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是本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置示意圖。圖2是本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置的彈性組件與 支撐軸連接放大圖。圖3是本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強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構示意圖。圖4是圖3中定位件的軸向投影圖。圖5是本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置的轉動件開直 槽結構示意圖。圖6是本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置的轉動件開斜 槽結構示意圖。圖中1-支撐軸，2-左固定架，3-活動限位件，4-轉動件，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。
具體實施例方式本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置的實施方式該裝置包括左固定架2、轉動件4、支撐軸1、活動限位件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承插聯接，左固定架2、右固定架8在傳熱 管6內沿軸向可以移動，支撐軸1可以穿入左固定架2、活動限位件3、固定限位件7、轉動件 4、右固定架8，在支撐軸1上的轉動件4可以一個挨著一個，也可以通過放入轉動件4間的 活動限位件3、固定限位件7將轉動件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 動件4在傳熱管6內的正常工作，傳熱管6內的支撐軸1為兩節、三節或多節，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不發生旋轉，在介質 流體的作用下，彈性組件5伸縮，進而帶動支撐軸1上的轉動件4在傳熱管6內即旋轉又做 軸向往復移動，增加傳熱管6內流體的擾動，使得雜質不易在各零件上沉積停留，該擾動的 程度通過調節介質流量完成，可定期或不定期進行，也可以選用脈動泵，使擾動周期進行。本發明中的彈性組件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內的其它位置，如圖1所示，如果傳熱管6發生彎曲，可將其放置在轉彎處，以保證支撐 軸1上的轉動件4旋轉自如。本發明中的彈性組件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。本發明中如果彈簧10還起到定位作用，為減少金屬彈簧做軸向運動時對傳熱管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，在滿足定位和強度要求的情況下，使介質流通截 面盡量大，如圖4所示，內孔以支撐軸1定位，外圓以傳熱管6內徑定位。為減少定位件11外圓與傳熱管6內徑的磨損，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。本發明中的轉動件4可以是轉子或轉片，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，多棱的轉子或轉片，可在某個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的沖刷，同時這些槽還能增加傳熱管內 壁邊界處的擾流，尤其在轉動件做軸向運動時，增加對管壁的掛擦作用，清潔和傳熱效果更 顯者ο本發明中，轉動件4可通過彈性組件5進行分組，在一根支撐軸1上轉動件4也可 以通過活動限位件3和\或固定限位件7分成不同的組。本發明的具體實施例是傳熱管6內徑為Φ23mm，長度8000mm;轉動件4為帶有兩個棱的轉片式結構，軸向長度30mm，內孔直徑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內放置兩個彈性組件5 ；支撐軸直徑為Φ1. 8mm ；水量在 10%內脈動；介質為含有泥沙的水。在該裝置中轉動件4旋轉自如，運行一段時間后，傳熱 管6的管壁沒有結垢。
權利要求
一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，其特征在于包括左固定架、轉動件、支撐軸、活動限位件、固定限位件、右固定架和彈性組件，介質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接，左固定架、右固定架在傳熱管內沿軸向可以移動，支撐軸穿入左固定架、活動限位件、固定限位件、轉動件、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距離要小于右固定架在傳熱管中的定位長度距離，傳熱管內的支撐軸為兩節、三節或多節，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徑為間隙配合的大彈簧，也可以是直徑與轉動件芯軸直徑相近的小彈簧或彈性軟軸，彈性組件使轉子在傳熱管內能夠軸向往復運動，在介質流動作用力變化的條件下，彈性組件軸向伸縮，進而帶動支撐軸上的轉動件在傳熱管內既旋轉又能軸向往復移動，轉動件往復運動的振幅和轉動速度通過調節介質壓力和流量實現。
2.根據權利要求1所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，其特征 在于在支撐軸上的轉動件可以一個挨著一個排列，也可以通過放入轉動件間的活動限位 件、固定限位件將轉動件成一定間隔排列，間距大小與軸向往復運動的振幅相同。
3.根據權利要求1所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，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的其它位置，如 果傳熱管發生彎曲，可將彈性組件放置在轉彎處。
4.根據權利要求1所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，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.根據權利要求4所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，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.根據權利要求4所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，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.根據權利要求4所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，其特征 在于定位件為帶孔的圓盤或零件，內孔以支撐軸定位，外圓以傳熱管內徑定位，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.根據權利要求1所述的一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，其特征 在于在轉動件的棱部開槽，槽的形式可以是直槽、斜槽、梯形槽，可以在某個棱部的局部開 槽。
全文摘要
本發明一種軸向往復運動的轉子擾流自清潔強化傳熱裝置，屬于傳熱管內以流體做動力的強化傳熱與在線自動清洗裝置領域。本發明的裝置包括左固定架、轉動件、支撐軸、活動限位件、固定限位件、右固定架和彈性組件，傳熱管內的支撐軸為兩節、三節或多節，在各支撐軸之間連接有彈性組件，在介質流動作用力變化的條件下，彈性組件軸向伸縮，進而帶動支撐軸上的轉動件在傳熱管內既旋轉又能軸向往復移動，轉動件往復運動的振幅和轉動速度通過調節介質壓力和流量實現。這種擾動使得雜質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也能使用。在轉動件棱邊設置齒形槽或毛刷等結構也有利于提高阻垢除垢效果和強化傳熱效果。
文檔編號F28G3/06GK101813438SQ200910077379
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月20日 優先權日2009年2月20日
發明者孫廣和, 殷淑桂 申請人:北京華夏英藍科技發展有限公司