CN102645121A - 一种换热管内多结构组合叶片转子 - Google Patents

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阎华�
姜鹏
张震
丁玉梅
杨卫民
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Abstract

本发明提供了一种换热管内多结构组合叶片转子，该转子由空心轴和叶片组成，叶片包括前部叶片和尾部叶片两部分，前部叶片与尾部叶片的结构不同，前部叶片为螺旋结构，尾部叶片为平直叶片，两部分叶片均固定于空心轴外表面上，之间由圆弧光滑过渡，前部叶片上开有导流槽。本发明中，流体通过推动前部叶片，使转子获得驱动力进行旋转，尾部叶片会提供一个与驱动力方向相反的力矩，有利于减小转子的转速，提高转子的使用寿命；导流槽可引导流体的径向流动，促进流体的径向混合，提高强化传热效果。

Description

一种换热管内多结构组合叶片转子
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出水端强化传热和防污除污的内插元件。
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，此装置是由挂件、转子、柔性轴和支撑管构成，两挂件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。公布号为CN 102128559的“换热管内低驱动力自清洁与强化传热转子”公开了一种特别适用于管程为粘性流体强化换热的换热管内低驱动力自清洁与强化传热转子。它的叶片根部与空心圆柱的边缘相切，使流体作用在叶片上的作用面积增加，因此转子所受的旋转驱动力增加，但是由于转子叶片是非连续性结构，所以强化传热效果有了一定的减弱。专利号CN 102006594公开了发明名称为“换热管内径向非对称叶片组合式转子”，它由空心轴、主叶片和辅叶片构成，主叶片主要起到破坏换热管内壁的层流层的作用，强化传热和防垢除垢，辅叶片主要是扰动换热管内中心流体的作用，由于叶片结构的连续性，流体速度较大时，转子的转速较高，转子寿命随之降低。
发明内容
本发明的目的是设计一种新结构的转子，采用了多种结构组合式叶片，使其在流体的高流速下，既保证了强化换热效果，又能有效地降低转子的转速，提高转子的寿命。
本发明为达到上述目的采用的技术方案是：一种换热管内多结构组合叶片转子，由空心轴和叶片组成，叶片包括前部叶片和尾部叶片两部分，前部叶片与尾部叶片的结构不同，前部叶片为螺旋结构，尾部叶片为平直叶片，两部分叶片均固定于空心轴外表面上，之间由圆弧光滑过渡，转子与限位件、挂件穿装在转轴上，挂件固定在换热管的两端，挂件的两端通过限位件进行轴向固定。流体通过推动转子前部叶片，使转子获得驱动力进行旋转，尾部叶片会提供一个与驱动力方向相反的力矩，有利于减小转子的转速，提高转子的使用寿命。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，叶片的边缘上开有一个或数个V形、矩形、梯形或半圆形切口，以增加管壁附近流体的扰动，提高换热效率。
发明一种换热管内多结构组合叶片转子，当转子转动阻力太大、转子转动困难时，在前部叶片和尾部叶片之间设置开V形口，使流体从此开口流过，可减少流体流动阻力，调节转子的转动速度。另外，尾部叶片为分成一定间距的几段，流体间歇受到搅动，转子对流体的扰动更剧烈。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，转子的空心轴截面形状为空心圆锥形、空心圆柱形、空心波节形或空心多菱形，以减小阻力损失。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，转子的前部叶片上开有导流槽，可引导流体的径向流动，促进流体的径向混合，提高强化传热效果。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，转子的空心轴两端分别设置有凸台和凹孔，前个转子空心轴尾部的凹孔和相邻的下个转子的空心轴头部的凸台相配合，以保证转子正常旋转。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，转子的前部叶片和尾部叶片可以是不连续的，二者以一定角度相互交错。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，转子的材料可以是高分子材料、高分子复合材料、金属或陶瓷材料。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子的有益效果是：1、前部叶片与尾部叶片的结构不同，前部叶片为螺旋结构，尾部叶片为平直叶片，流体通过推动转子前部叶片，使转子获得驱动力进行旋转，尾部叶片会提供一个与驱动力方向相反的力矩，有利于减小转子的转速，提高转子的使用寿命；2、叶片边缘上开有一个或数个V形、矩形、梯形或半圆形切口，以增加管壁附近流体的扰动，提高换热效率。3、空心轴截面形状为空心圆锥形、空心圆柱形、空心波节形或空心多菱形，以减小阻力损失；4、前部叶片上开有导流槽，可引导流体的径向流动，促进流体的径向混合，提高强化传热效果；5、空心轴两端分别设置有凸台和凹孔，前个转子空心轴尾部的凹孔和相邻的下个转子的空心轴头部的凸台相配合，以保证转子正常旋转；6、前部叶片和尾部叶片轴向长度比例可以根据需要选定，以便获得所需的换热效果及转子转速。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子，根据换热管的内径，确定转子的外径，根据换热管内流体的流速，选定转子前部叶片和尾部叶片的结构及轴向长度比例，根据具体情况，选定转子的叶片数目。
附图说明
图1是本发明一种换热管内多结构组合叶片转子的主视图。
图2是图1的右视图。
图3是图1的三维视图。
图4是本发明一种换热管内多结构组合叶片转子的安装结构示意图。
图5是图4的三维视图。
图中：1-转轴；2-限位件；3-挂件；4-转子；5-空心轴；6-叶片；7-前部叶片；8-尾部叶片；9-导流槽；10-凹孔；11-凸台；12-切口；
具体实施方式
如图4和图5所示，本发明涉及的一种换热管内多结构组合叶片转子的一种应用实施例子，它包括转轴1、限位件2、挂件3和转子4，所述的挂件3是穿装在转轴1上，数个本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4穿装在转轴1上，所述的转子4是由空心轴5和叶片6两部分组成，叶片6包括前部叶片7和尾部叶片8，挂件3的两端通过限位件2进行轴向固定。
如图1至图5，图1为发明一种换热管内多结构组合叶片转子的主视图，图2为图1的右视图，图3是图1的三维视图，图4是本发明一种换热管内多结构组合叶片转子的安装结构示意图，图5是图4的三维视图。
发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，由空心轴5和叶片6组成，叶片6包括前部叶片7和尾部叶片8两部分，前部叶片7与尾部叶片8的结构不同，前部叶片7为螺旋结构，尾部叶片8为平直叶片，两部分叶片均固定于空心轴5外表面上，之间由圆弧光滑过渡，转子4与限位件2、挂件3穿装在转轴1上，挂件3固定在换热管的两端，挂件3的两端通过限位件2进行轴向固定。流体通过推动转子4前部叶片7，使转子4获得驱动力进行旋转，尾部叶片8会提供一个与驱动力方向相反的力矩，有利于减小转子4的转速，提高转子4的使用寿命。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的叶片6边缘上开有一个或数个V形、矩形、梯形或半圆形切口12，以增加管壁附近流体的扰动，提高换热效率。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的空心轴5截面形状为空心圆锥形、空心圆柱形、空心波节形或空心多菱形，以减小阻力损失。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的前部叶片7上开有导流槽9，可引导流体的径向流动，促进流体的径向混合，提高强化传热效果。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的空心轴5两端分别设置有凸台11和凹孔10，前个转子4空心轴5尾部的凹孔10和相邻的下个转子4的空心轴5头部的凸台11相配合，以保证转子4正常旋转。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的前部叶片7和尾部叶片8可以是导程不同的螺旋结构或旋向不同的螺旋结构，两部分轴向长度比例可以根据需要选定，以便获得所需的换热效果及转子转速。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的前部叶片7和尾部叶片8可以是不连续的，二者以一定角度相互交错。
本发明一种换热管内多结构组合叶片转子4，转子4的材料可以是高分子材料、高分子复合材料、金属或陶瓷材料。

Claims (8)

1.一种换热管内多结构组合叶片转子，由空心轴和叶片组成，其特征在于：叶片包括前部叶片和尾部叶片两部分，前部叶片与尾部叶片的结构不相同，前部叶片为螺旋结构，尾部叶片为平直叶片，两部分叶片均固定于空心轴外表面上，两部分叶片与空心轴外表面由圆弧光滑过渡。
2.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：叶片的边缘上开有一个或数个V形、矩形、梯形或半圆形切口。
3.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：在前部叶片和尾部叶片之间设置V形切口。
4.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：尾部叶片为分成一定间距的几段。
5.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：空心轴截面形状为空心圆锥形、空心圆柱形、空心波节形或空心多菱形。
6.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：转子的前部叶片上开有导流槽。
7.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：转子的空心轴两端分别设置有凸台和凹孔，前个转子空心轴尾部的凹孔和相邻的下个转子的空心轴头部的凸台相配合。
8.根据权利要求1所述的一种换热管内多结构组合叶片转子，其特征在于：转子的前部叶片和尾部叶片是不连续的，二者以一定角度相互交错。
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