CN102589345A - 低流阻快装挂件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低流阻快装挂件，主要是由挂件体、定位凸台、限位槽、空心轴和挂钩组成，两个定位凸台相互间隔180度，定位凸台位于挂件体靠近迎水面的两侧，限位槽位于定位凸台内侧，空心轴位于挂件体的中间，由三段组成，挂钩位于挂件靠近迎水端的前端；定位凸台支撑在换热器管板端部，限位槽卡在换热管端部；挂件体伸入到换热管内；挂件体远离挂钩的端部及限位槽均开有非对称楔形结构；挂钩与迎水面顶端的限位件相连。该结构便于提前用限位件将转子固定，现场安装时转轴卡到挂件的挂钩中，加快了安装速度，并且能充分利用换热管内空间，减少了换热管被堵塞的可能性，挂钩及定位凸台上的限位槽可以固定挂件和换热管之间的相对位置，起到限位作用。

Description

低流阻快装挂件

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、凝汽器等设备中，用于换热管内强化传热及防污除垢的内插元件的支撑元件。

背景技术

自从20世纪70年代石油危机爆发以来，以能源为中心的环境、生态和社会经济问题日益加剧。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，管壁会因此遭受严重腐蚀，导致流体泄露产生重大安全隐患。世界各国充分认识到节能的重要意义，能源的合理利用也已成为当今世界各国实现工业良性发展急需解决的问题，为此，各种节能技术如雨后春笋般竞相出现。管内插入物技术是一项较为方便的强化传热技术，其最大优点是适合于旧换热器的改造设计，且加工制造方便，可避免额外增加换热器，大大节省投资，且该技术有助于清除管内污垢，这是其他强化传热技术所无法比拟的。

管内插物的种类很多，常见的管内插物有扭带、螺旋线圈、绕花丝、螺旋弹簧和静态混合器等，近年来，还出现了一种新的管内插物形式，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。该装置具有不停产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，螺旋升角越小，即是在螺棱导程小时转子的旋转速度越快，同时对流体的阻力随之增加；为解决此问题，又出现了中国专利申请号200620172805.5，发明名称为“传热管内自清洁强化传热的低流阻转子”的专利申请，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。安装在换热管端部的挂件会减小流体流入的流量，并且由于在换热器安装和使用过程中换热管会发生形变，由圆形变成椭圆形或其他形状，导致在安装挂件时会耗费大量的精力和时间。

本发明对这种新结构管内插物的挂件结构进行了设计，提出了一种低流阻快装挂件，这种新型挂件减小了对换热管内流体流量的影响，同时便于快速安装，有利于流体中污垢的排出。

发明内容

本发明的目的是设计一种可用于对换热管内插元件的转轴端部进行固定的新型结构，所涉及的低流阻快装挂件结构能够方便快速的安装于换热管端部，加快挂件的安装效率，加强挂件在换热管上的稳定性，其横截面积较小，对流体流动阻力及流体流量的影响均较小。

本发明为达到上述目的采用的技术方案是：低流阻快装挂件，主要是由挂件体、定位凸台、限位槽、空心轴和挂钩组成的。定位凸台位于挂件体靠近迎水面的两侧，限位槽位于定位凸台内侧，空心轴位于挂件体的中间，由三段组成，挂钩位于挂件靠近迎水端的前端。定位凸台支撑在换热器管板端部，限位槽卡在换热管端部，其外沿略大于换热管端部外径，内沿略小于端部内径，从而限制挂架的径向摆动；挂件体伸入到换热管内，挂件体根部外径大于端部外径，形成锥形，便于挂件体快速插入换热管中；挂件体靠近挂钩处的外表面为楔形结构，以减少入口处流体的阻力；同时挂件体远离挂钩的端部及限位槽均开有非对称的楔形结构，以利于细长杂物顺利地从挂件中无挂钩一侧流出；挂件体和空心轴用共同的内孔，空心轴的外径与内径形成的壁厚使空心轴具有足够的强度和刚度能满足长期使用要求，空心轴的内孔开有径向的槽，槽的宽度小于转轴的外径，空心轴内孔的直径略大于转轴的外径，使得转轴能够嵌入到挂件体的空心轴内，同时可以卡紧转轴，有效地防止转轴从空心轴里脱出。挂钩与迎水面顶端的限位件相连，可以跟限位件紧密配合，从而实现对转轴的限位作用，限位件固定在转轴上，挂件体、挂钩的结构便于提前将转子用限位件固定，在转轴的两端预留出挂件体、挂钩的安装位置，之后在现场将挂件体装到转轴上后卡入挂钩，实现整套节能装置的快速安装。在满足强度和刚度要求的情况下，挂件的厚度应该尽可能小，不占用较多的流体流通面积，便于污垢及时排出。

本发明低流阻快装挂件，定位凸台内侧为弧形结构，外侧边缘有倒角，可以有效减小流体阻力，定位凸台有两个，相互间隔180度，可有效地减少挂件端部空间和流体的阻力，节省材料，减少成本。

本发明低流阻快装挂件，限位槽外径略大于换热管端部外径，内径略小于换热管端部内径，可有效地对挂件进行径向定位。

本发明低流阻快装挂件，所述挂件体的两个端部均采用楔形结构，可以有效地降低流体流入和流出时的流动阻力。

本发明低流阻快装挂件，挂件的材料可以是具有一定韧性的塑料、金属或者复合材料。

本发明低流阻快装挂件，挂件体中心轴为若干个半圆筒结构，每两个半圆筒相对于垂直于轴线的平面的投影相差180度，每两个半圆筒结构之间开有方形或圆形槽，使流体可从开孔中流动，进一步增强对流体的扰动。

本发明低流阻快装挂件，挂钩边缘和各个半圆筒及其之间的开孔边缘均倒圆角，可以减小流体阻力，挂件体远离挂钩的端部及限位槽均开有非对称的楔形结构，以利于细长杂物从挂件中无挂钩一侧顺利地流出；

本发明低流阻快装挂件，其定位凸台及限位槽的内径和外径、挂件体的长度、空心轴内径与外径等参数确定时还要考虑换热管内径及壁厚、换热管内的流体介质流速、流体介质温度等工作条件以及制造加工成本等因素。

本发明低流阻快装挂件的有益效果是：1、换热管内低流阻快装挂件，便于提前用限位件将转子固定，之后在现场安装到挂件的挂钩中，加快了装置的安装速度；2、充分利用换热管内空间，所占用换热管内横截面积较小，便于换热管内流体流动，采用楔形及圆角结构形式，有效减小流动阻力；3、挂件体采用非对称的楔形结构，避免了细长杂物在换热管出口处的堆积，减少了换热管被堵塞的可能性；4、当挂件受到管内流体的轴向力或径向力作用时，挂钩及定位凸台上的限位槽可以固定挂件和换热管之间的相对位置，起到限位作用。

本发明低流阻快装挂件，可根据具体换热管的内径确定挂件的尺寸，利用限位件对转轴的两端进行轴向固定，用转轴将数个转子串联在一起，穿在换热管内。挂件通过定位凸台及限位槽固定在换热管内，转轴穿过中心轴孔采用限位件固定，挂件的挂钩勾住限位件，从而实现了转轴的端部固定，安装方便快捷。该结构占用的换热管横截面积较小，减小了流体流经时所受到的阻力，同时也使流体中的污垢能够及时排出，避免了污垢的沉积，防止了换热管管口堵塞。

附图说明

图1是本发明换热管内低流阻快装挂件的三维结构示意图。

图2是本发明换热管内低流阻快装挂件的主视图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明换热管内低流阻快装挂件应用的连接结构示意图。

图5是图4的局部放大图。

图中，1-转轴、2-转子、3-限位槽、4-挂件体、5-定位凸台、6-空心轴、7-挂钩、8-四氟垫圈、9-限位件。

具体实施方式

本发明换热管内低流阻快装挂件，主要包括限位槽3、挂件体4、定位凸台5、空心轴6、挂钩7，挂件体4和空心轴6用共同的内孔，限位槽3、定位凸台5和挂钩7分别有两个，空心轴6有内孔，空心轴6的内孔的直径大于转轴1的外径，空心轴6的内孔开有径向的槽，槽的宽度小于转轴1的外径，可以卡紧转轴1，有效地防止转轴1从空心轴6里脱出。挂件体4伸入到换热管内，挂件体4靠近迎水面根部外径大于远离迎水面根部外径，形成锥形，便于挂件体4快速插入换热管中；挂件体4靠近挂钩7处的外表面为楔形结构，以减少入口处流体的阻力；同时挂件体4远离挂钩7的端部及限位槽3均开有非对称的楔形结构，以利于细长杂物顺利地从挂件体4中无挂钩7一侧流出；挂钩7与迎水面顶端的限位件9相连，可以跟限位件9紧密配合，从而实现对转轴1的限位作用，限位件9固定在转轴1上，挂件体4、挂钩7的结构便于提前将转子2用限位件9固定，在转轴1的两端预留出挂件体4、挂钩7的安装位置，之后在现场将挂件体4装到转轴1上后卡入挂钩7，实现整套节能装置的快速安装。

本发明换热管内低流阻快装挂件的定位凸台5及限位槽3的内径和外径、挂件体4的长度、空心轴6内径与外径等参数确定时还要考虑换热管内径及壁厚、换热管内的流体介质流速、流体介质温度等工作条件以及制造加工成本等因素。

本发明换热管内低流阻快装挂件的一种实施例子如图4所示，图中包括转轴1、转子2、挂件体4、四氟垫圈8和限位件9，所述的挂件体4是穿装在转轴1上，数个转子2穿装在转轴1上，所述的挂件体是由限位槽3、挂件体4、定位凸台5、空心轴6和挂钩7五个部分组成，挂件体4的挂钩7根部与四氟垫圈8配合，挂件体4的挂钩7端部与限位件9配合，以保证限位件9固定在转轴1上防止挂件体4从换热管内脱落。

图1至图5中，图1为挂件体4的三维结构示意图，图2为挂件体4的主视图，图3是图2的俯视图，图4是本发明换热管内低流阻快装挂件应用的连接结构示意图，图4中只显示了入水口侧挂件体的连接，图5是图4的局部放大图，显示了挂钩7与四氟垫圈8、限位件9的连接关系。

Claims (4)

1.低流阻快装挂件，其特征在于：主要是由挂件体、定位凸台、限位槽、空心轴和挂钩组成的，定位凸台位于挂件体靠近迎水面的两侧，限位槽位于定位凸台内侧，空心轴位于挂件体的中间，由三段组成，挂钩位于挂件靠近迎水端的前端；定位凸台支撑在换热器管板端部，限位槽卡在换热管端部，其外沿略大于换热管端部外径，内沿略小于端部内径；挂件体伸入到换热管内，挂件体根部外径大于端部外径，形成锥形；挂件体靠近挂钩处的外表面为楔形结构；挂件体远离挂钩的端部及限位槽均开有非对称的楔形结构；挂件体和空心轴用共同的内孔，空心轴的内孔开有径向的槽，槽的宽度小于转轴的外径，空心轴内孔的直径略大于转轴的外径；挂钩与迎水面顶端的限位件相连。

2.根据权利要求1所述的低流阻快装挂件，其特征在于：定位凸台内侧为弧形结构，外侧边缘有倒角，定位凸台有两个，相互间隔180度。

3.根据权利要求1所述的低流阻快装挂件，其特征在于：所述挂件体的两个端部均采用楔形结构。

4.根据权利要求1所述的低流阻快装挂件，其特征在于：挂件体的中心轴为若干个半圆筒结构，每两个半圆筒相对于垂直于轴线的平面的投影相差180度，每两个半圆筒结构之间开有方形或圆形槽。

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