CN101907420B - 换热管内多孔组合式挂件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了换热管内多孔组合式挂件，主要包括伸出端、支撑台、连接杆和空心轴，每个支撑台与一个换热管端部相对应，支撑台上设置有伸出端，伸出端深入到换热管内，伸出端外表面与换热管内表面相配合，连接杆固定于支撑台和空心轴之间，支撑台内径与支撑台外径形成的平台支撑在换热管端部，支撑台的数量为两个或两个以上。本发明换热管内多孔组合式挂件，单个挂件同时固定在两个或者两个以上的换热管上，提高了安装挂件的效率，同时需要生产挂件的个数减少，提高了挂件的生产效率，流体通过支撑台的导流面流入到换热管内，避免了流体直接作用在换热管端部造成较大的动能损失，加大换热设备中流体能量的利用率，提高换热器换热的效率。

Description

换热管内多孔组合式挂件

技术领域

本发明涉及一种应用于管壳式换热器、热交换反应器等设备中换热管内强化传热和防污除污的内插元件的支撑元件。

背景技术

二十一世纪随着社会的不断进步，当今社会节能减排是一项全世界都非常重视的关键技术，尤其是在石油、化工、火电、核电、冶金、轻工、航空器件和船舶车辆等众多领域都要应用到许多的换热器，其中应用最为广泛的是管壳式换热器，但在这些换热管中内壁普遍存在层积污垢，导致流体在管道中输送阻力增加，严重时会堵塞管道，同时传热性能大为下降；换热管内污垢会严重降低传热效率而引起重大能源浪费，与此同时污垢一般具有腐蚀性，管壁会因此腐蚀，泄露流体造成重大安全隐患。

在上述问题上，传统上的处理办法就是被迫采取停产请专业清洗人员进行清洗，这样不仅耽搁了工厂的生产进度，同时还需要支付昂贵的清洗费用；为了更好地解决这个问题，人们一直研究采用不停产的在线自动强化传热和除垢防垢的各种办法和装置。中国专利号为ZL200520127121.9公开了发明名称为“转子式自清洁强化传热装置”的专利申请，此装置是由固定架、转子、柔性轴和支撑管构成，两固定架分别固定在换热管的两端；转子的外表有螺旋棱，转子上有中心孔；支撑管设在转子与固定架之间，柔性轴穿过转子的中心孔和支撑管固定在两固定架上。该装置具有在线自动防垢除垢和强化传热的功能，流体在传热管内顺流或者逆流的情况下，均有防垢除垢和强化传热的作用。但是缺点是在一定流体通过时，转子的旋转速度是由螺棱的螺旋升角所决定的，在螺棱导程小时转子的旋转速度快，扰流作用显著，但对流体的阻力随之增加；为解决此问题，中国专利申请号200620172805.5的发明名称为“传热管内自清洁强化传热的低流阻转子”，该装置是由转子、挂件和连接轴线构成，挂件是固定在传热管两端，连接轴线的两端分别固定在挂件上，多个转子穿装在连接轴线上，转子是由空心轴和叶片构成，每个叶片与空心轴成同样的倾斜状，相邻叶片首尾相接。这种新型的节能减排产品，经过工业检验和应用，都达到了较好的强化传热和防垢除垢效果。换热管在换热器中的排布是有一定的距离，换热管外表面之间的空间是壳层流体空间，安装在换热管端部的挂件会减小流体流入的流量，其次是换热管由于在安装和使用过程中会发生形变，由圆形变成椭圆形或其他形状，导致在安装挂件时会比较费劲和耽误时间。以前挂件都是单个生产加工的，加工效率低，一个挂件只能安装在一个换热管内，安装时挂件的数量比较多，安装效率也较低。

发明内容

本发明的目的是设计一种新结构用于换热管端部转轴的固定，换热管内多孔组合式挂件能够有利于加快挂件安装的效率，加强挂件在换热管上的稳定性，充分利用换热管端部的空间，加大换热流体的流入量，提高换热器的换热效率，利用好更多的换热介质流体加强换热，节省能源，具有强化传热和防垢除垢的功能。

本发明为达到上述目的采用的技术方案是：换热管内多孔组合式挂件，主要包括伸出端、支撑台、连接杆和空心轴，每个支撑台与一个换热管端部相对应，支撑台上设置有伸出端，伸出端深入到换热管内，每个支撑台上设置有一个或者一个以上的伸出端，伸出端外表面与换热管内表面相配合，利用伸出端与换热管内壁的配合来固定挂件，连接杆固定于支撑台和空心轴之间，连接杆之间的空间用于流体介质流入换热管内，连接杆用于空心轴的稳固支撑，通常每个支撑台上设置有三个或三个以上的连接杆，支撑台的外径大于或等于换热管的外径，支撑台的内径小于换热管的内径，支撑台内、外径形成的平台支撑在换热管端部，支撑台的数量为两个或两个以上，因而可以同时固定在两个或者两个以上的换热管上，提高了安装的效率，在同等换热管数量时，需要的挂件数量减少，因而生产的挂件个数减少，提高挂件的生产效率，换热器上的换热管之间有一定的间隔区域，流体通过组合式挂件的导流作用，流入到换热管内，避免了流体直接作用在换热管端部造成较大的动能损失，更大量的流体直接流入到换热管内，提高换热器换热的效率，节省成本。

本发明换热管内多孔组合式挂件的支撑台内表面设置成锥形或者弧形结构，支撑台内径直径在流体流入方向的内径较大于流体出口的支撑台内径，对流体流入到换热管内有导流作用，减少流体直接与换热管端部碰撞造成的动能损失，提高换热效果。

本发明换热管内多孔组合式挂件的支撑台内表面可以设置有螺旋槽，螺旋槽的截面形状可以是圆弧形或者是多边形结构，有利于流体沿螺旋槽流入到换热管内，螺旋槽对流入流体起到扰流的作用，加大流体的湍流度，具有强化传热和防垢除垢结果。

本发明换热管内多孔组合式挂件的支撑台上可以设置缺口，缺口的个数可以是一个或者是多个，在满足挂件定位功能的基础上缺口尽量大，有利于减小伸出端对换热管端部的流体介质的阻力，挂件具有弹性张紧的效果，安装在换热管上会更稳定，同时挂件对换热管的位置变动适应性强，允许换热管之间有较大位置误差，提高挂件的工程的应用能力，同时还能节省挂件的材料成本。

本发明换热管内多孔组合式挂件的连接杆的横截面形状是矩形、圆形或椭圆形，连接杆的轴线是弧形状，可提高挂件在换热管上的支撑稳定性，减少对介质流体的阻力。

本发明换热管内多孔组合式挂件，其相近的连接杆可以合并为中心柱，该结构适应于换热管中心距较近的场合，中心柱的刚性好，整体结构得到简化。

本发明换热管内多孔组合式挂件的伸出端、支撑台、连接杆和空心轴的材料可以是具有一定韧性的塑料、金属或者复合材料。

本发明换热管内多孔组合式挂件，其支撑台的个数、支撑台的内径和外径、缺口的大小、连接杆的长度、空心轴内径与外径等参数确定时还要考虑换热管内径、换热管内的流体介质流速和流体介质温度等工作条件以及制造加工成本等因素。

本发明换热管内多孔组合式挂件的有益效果是：1、换热管内多孔组合式挂件是由两个或两个以上的支撑台组成的，同等量换热管时用的挂件数量较少，节省加工挂件的时间，提高安装挂件的效率，缩短工程的周期；2、多个支撑台组合在一起，充分利用换热管之间的空间，支撑台上有导流斜面，可以将流体介质引入到换热管内，加大换热管的换热效率，避免了流体与换热器端部直接相撞，节省了流体的能量损失；3、连接杆的轴线设计成弧形结构，有利于减小对流体的阻力；4、支撑台的内表面开设有的螺旋槽可以进一步加大导引流体的效果，增强流体的湍流度，具有强化传热和防垢除垢的效果；5、支撑台上开设有的缺口使挂件具有弹性张紧能力，在安装挂件时更为方便，安装在换热管上的挂件也更稳定，挂件的材料成本降低。

本发明换热管内多孔组合式挂件，可根据具体的换热管在换热器端部的形状布置，考虑换热管之间距离的大小，确定每个挂件的支撑台的个数和径向尺寸，根据换热管的直径，确定伸出端的径向尺寸，利用挂件对换热管内转轴的两端进行轴向固定。多孔组合式挂件同时能固定在多个相邻的换热管上，多个转轴通过一个挂件就固定，需要挂件的数量减少，节省加工的时间，提高安装挂件的效率，支撑台上开设的斜面可以对流体有导流作用，支撑台上的螺旋槽能增大流体的湍流度，起到强化传热和防垢除垢的效果，支撑台上开设的缺口可以增强挂件的适应换热管的分布位置有偏差的能力，挂件具有自张紧效果，保持挂件的稳定性，节省材料成本，同时挂件的连接杆的轴线是弧形的，以利于减小对流体的阻力。

附图说明

图1是本发明换热管内多孔组合式挂件的主视图，支撑台和伸出端各有三个。

图2是图1的左视图。

图3是图1的三维视图。

图4是本发明换热管内多孔组合式挂件的三维结构示意图，支撑台内表面开设有多边形螺旋槽和弧形螺旋槽。

图5是本发明换热管内多孔组合式挂件的三维结构示意图，支撑台设有缺口。

图6是本发明换热管内多孔组合式挂件的三维结构示意图，支撑台有两个。

图7是本发明换热管内多孔组合式挂件的安装结构示意图。

图中，1-伸出端、2-支撑台、3-连接杆、4-空心轴、5-中心柱、6-弧形结构、7-多边形螺旋槽、8-弧形螺旋槽、9-缺口、10-转轴、11-转子、12-换热管。

具体实施方式

图7所示为本发明换热管内多孔组合式挂件的一个实施例子，图中所示的换热管12内安装有本发明换热管内多孔组合式挂件、转轴10、转子11，本发明换热管内多孔组合式挂件是穿装在换热管12的两端上，所述转轴10的两端分别固定在本发明换热管内多孔组合式挂件的空心轴4的外侧，数个转子11穿装在由两个本发明换热管内多孔组合式挂件固定的转轴10上。

本发明换热管内多孔组合式挂件，主要包括伸出端1、支撑台2、连接杆3和空心轴4，每个支撑台2与一个换热管12端部相对应，每个支撑台2上设置有一个或者一个以上的伸出端1，伸出端1深入到换热管12内，伸出端1外表面与换热管12内表面相配合，利用伸出端1与换热管12内壁的配合来固定本发明换热管内多孔组合式挂件，本发明的挂件包括两个或两个以上的支撑台2，可以同时固定在两个或者两个以上的换热管12上，提高了安装挂件的效率，生产的挂件个数减少，提高挂件的生产效率，挂件是组合式结构，换热器上的换热管12之间有一定的间隔区域，流体通过组合式挂件的导流作用，流入到换热管12内，避免了流体直接作用在换热管12端部造成较大的动能损失，大量的流体直接流入到换热管12内，提高换热器换热的效率，加大换热设备的利用率。

图1至图6中，本发明换热管内多孔组合式挂件的空心轴4截面形状为空心圆柱形，支撑台2横截面外形为圆形，连接杆3的轴线为弧形状的；图1至图3中，挂件是由3个支撑台2组成的，支撑台2内表面为弧形结构6，图1为本发明挂件的主视图，图2为图1的左视图，图3是图1的三维结构示意图，图4是在支撑台2内表面开设有多边形螺旋槽7、弧形螺旋槽8的挂件三维结构示意图，所述挂件是由三个支撑台2组成的，图5是支撑台2上开设有缺口9的挂件的三维结构示意图，每个支撑台有两个缺口；图6是包括有两个支撑台2的挂件三维结构示意图。

支撑台2内表面设置成锥形或者弧形结构6，有利于换热管12之间的流体流入到换热管12内，加大流体的流量，提高换热效果。

支撑台2上可以设置有螺旋槽，螺旋槽的截面形状可以是圆弧形或者是多边形结构，图4是中所示的多边形螺旋槽7、弧形螺旋槽8有利于流体沿螺旋槽流入到换热管12内，起到扰流流体的作用，加大进入换热管12内流体的湍流度，具有强化传热和防垢除垢效果。

支撑台2上可以设置有缺口9，缺口9的个数可以是一个或者是多个，在满足挂件定位功能的基础上缺口9尽量大，有利于减小伸出端1对换热管12端部的流体介质的阻力，挂件具有弹性张紧的效果，安装在换热管12上会更稳定，同时挂件对换热管12的位置变动适应力变大，允许换热管12之间有较大位置误差，提高挂件的工程应用能力。

本发明换热管内多孔组合式挂件，连接杆3的横截面形状是矩形、圆形或椭圆形，连接杆3的轴线是弧形状，有稳定的支撑作用，减少对介质流体的阻力，避免造成不必要的流体动能的浪费，减少流体对挂件的冲击，延长挂件的寿命。

支撑台2的个数、支撑台2的内径和外径、缺口9的大小、连接杆3的长度、空心轴4内径与外径等参数确定时还要考虑换热管12内径、换热管12内的流体介质流速和流体介质温度等工作条件以及制造加工成本等因素。

Claims (3)

1.换热管内多孔组合式挂件，主要包括伸出端、支撑台、连接杆和空心轴，其特征在于：每个支撑台与一个换热管端部相对应，支撑台上设置有伸出端，伸出端深入到换热管内，伸出端外表面与换热管内表面相配合，连接杆固定于支撑台和空心轴之间，支撑台内径与支撑台外径形成的平台支撑在换热管端部，支撑台的数量为两个或两个以上，支撑台内表面设置成锥形或者弧形结构，支撑台内表面设置有螺旋槽，螺旋槽的截面形状为圆弧形或者是多边形结构。

2.根据权利要求1所述的换热管内多孔组合式挂件，其特征在于：支撑台上设置缺口。

3.根据权利要求1所述的换热管内多孔组合式挂件，其特征在于：所述连接杆的横截面形状是矩形、圆形或椭圆形，连接杆的轴线是弧形状。

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