CN103245252A

CN103245252A - 换热器清洗装置

Info

Publication number: CN103245252A
Application number: CN2013102060892A
Authority: CN
Inventors: 郑艺华; 刘君; 张纪鹏; 马永志
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: CN103245252B

Abstract

本发明涉及一种换热器清洗装置，包括高压气源、涡流管、柔性管路、喷嘴阵列、控制器、污垢传感器、环境温度传感器、热气端调节阀、压力调节阀、步进电机、传动机构和冷热比例调节阀，利用涡流管得到的变温压力空气，提供一种在线自动进行的换热器清洗装置。本发明利用压力空气清洗，较水易获取，清洗方便，不易二次污染；变温压力空气实现变温清洗可剥离附着力强的污垢；采用涡流管，简单、方便、成本低；换热器无需停止工作，在线清洗，效率高；克服人工清洗繁琐、拆机、易损坏结构的缺点；实现换热器自动程序清洗，提高换热器性能，节约能源。可应用于空调冷凝器、车辆冷却系统等的工业、民用领域涉及的空气换热器。

Description

换热器清洗装置

技术领域

本发明涉及一种换热器清洗装置，尤其是换热器不必间断运行的在线变温清洗装置。

背景技术

换热器往往利用空气交换热量，需要裸露在空气中工作，在民用、工业等领域应用较广，像空调冷凝器、车辆冷却系统、电脑散热系统等，空气中的泥沙、污物、灰尘、漂浮物会进入换热器间隙，堆积在换热器翅片内，换热能力下降，浪费能源也缩短系统寿命。以车辆冷却系统中直接暴露在户外的风冷散热系统为例，行驶中从格栅内进入的脏东西很容易附着在散热器上，尤其春秋季节，一些杨絮、柳絮以及树叶等杂物飘在空气中，附着在散热器上，会增加油耗，并伴有空调不凉、水温偏高等症状出现。

解决上述问题的方法就是将换热器的灰尘和污垢清掉，及时清洗换热器十分重要。传统人工高压水或者空气清洗方法需要专用设备、一定的专业知识并且要拆解才能够完成，并需停止工作影响运行和生产，给机器的维护增加了成本，往往还会将换热翅片打歪，造成结构不可逆的破坏，会影响换热能力。

已有专利（201110460449热交换器清洗装置；200510057147风冷散热器自洁器）给出了空调冷凝器的清洗方案，但需停机进行，并使用水源，还需用泵提供压力，体积大、成本高，当水量不足时，会混合成泥，清洗不干净反而造成二次污染，污水流出也会造成外墙污染，实用性较差。未见有车辆冷却系统及其他应用领域的换热器自动清洗的相关专利、文献和实用化产品。

涡流管是一种结构简单的能量分离装置，高压流体进入涡流管后，在涡流室内高速旋转，分离为低温流体和高温流体，具有无运动部件、不用电、不用任何化学物质、低成本、免维护、体积小、重量轻、产冷气迅速，并可通过阀门快速调节等优点。

发明内容

本发明的目的是克服灰尘和污垢对换热器产生的不利影响以及现有人工清洗和简单水清洗技术的缺点，利用涡流管得到的变温压力空气，提供一种在线自动进行的换热器清洗装置，能提高换热器性能，节约能源。

本发明的技术方案是一种换热器清洗装置，包括高压气源、涡流管、柔性管路、喷嘴阵列、控制器、污垢传感器、环境温度传感器、热气端调节阀、压力调节阀、步进电机、传动机构和冷热比例调节阀，所述的高压气源进入所述的涡流管，所述的涡流管的冷端和热端经冷热比例调节阀通过所述的柔性管路连接所述的喷嘴阵列，所述的喷嘴阵列的喷嘴贴近换热器芯体，并且喷射方向与换热器翅片表面方向平行，所述的控制器接收所述的污垢传感器和所述的环境温度传感器的信号并进行处理，所述的控制器按照清洗程序驱动所述的步进电机和所述的传动机构，所述的步进电机通过所述的传动机构驱动所述的喷嘴阵列在换热器芯体表面移动并能覆盖换热器芯体全部表面，所述的控制器按照清洗程序调节所述的热气端调节阀和所述的压力调节阀以及冷热比例调节阀实现变温压力空气的温度、压力及流量控制，所述的喷嘴阵列的喷嘴喷射所述的变温压力空气，完成换热器清洗。

所述的高压气源是压力空气，通过内置空气压缩机提供或者通过设置外接接口由外部气源提供。

当换热器需向空气散热时，为了保证换热器正常散热的空气冷却能力，所述的变温压力空气的温度低于换热器所处的环境温度；当换热器需从空气吸热时，为了保证换热器正常吸热的空气加热能力，所述的变温压力空气的温度高于换热器所处的环境温度；为防止对换热器结构造成破坏，所述的变温压力空气的压力低于0.5MPa。

所述的控制器是根据所述的污垢传感器或者换热器换热性能下降判断是否进行清洗，也可以定时或者人工发出换热器清洗指令。

所述的污垢传感器是光敏或温敏传感器等，前者利用污垢引起的光路、光强或频率变化，后者监测污垢引起的局部温度、热流变化。

所述的环境温度传感器是热电阻、热电偶等形式的温度传感器，放置在所述的换热器的环境空气中。

本发明的有益效果是利用变温压力空气清洗，较水易获取，清洗方便，不易二次污染；变温压力空气实现变温清洗，可剥离附着力强的污垢；利用涡流管提供变温压力空气，简单、灵活、方便、成本低；在线清洗，换热器无需停止工作，效率高；克服人工清洗专业性强、繁琐、需拆机、易损坏换热器结构等缺点；实现换热器自动程序清洗，降低污垢影响，提高换热器性能，节约能源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是应用于空调冷凝器的清洗装置结构、原理示意图。

图2是应用于车辆冷却系统的清洗装置结构、原理示意图。

图中：1 高压气源，2 涡流管，3 柔性管路，4喷嘴阵列，5控制器，6污垢传感器，7环境温度传感器，8热气端调节阀，9压力调节阀，10 步进电机，11 传动机构，12 滑块，13 导轨，14空调冷凝器，15 空气压缩机，16空气源，17转轴，18 散热器，19中冷器，20冷热比例调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详述，籍由以下结合不同工作方式的两个实施例来说明本发明之内容，而非限制本发明之范围。

实施例1：

如图1所示的应用于空调冷凝器的清洗装置，包括高压气源1、涡流管2、柔性管路3、喷嘴阵列4、控制器5、污垢传感器6、环境温度传感器7、热气端调节阀8、压力调节阀9、步进电机10、传动机构11、滑块12、导轨13、空调冷凝器14、冷热比例调节阀20，高压气源1通过设置在空调室外机壳体的接口由空调维护技术人员携带的空气压缩机提供，高压气源1进入涡流管2，并在涡流管2中分离出冷热气流，涡流管2的冷端和热端压力空气的温度、压力及流量大小通过热气端调节阀8和压力调节阀9调节涡流管2的工作状态控制，涡流管2的冷端和热端经冷热比例调节阀20通过柔性管路3输送变温压力空气至喷嘴阵列4，冷热比例调节阀20实现冷端压力空气和热端压力空气的不同比例，当空调夏季工作在制冷状态时，空调冷凝器14向空气散热，其温度变化范围从-10℃至空调冷凝器14所处的环境温度，温度低于环境温度是为了保证空调冷凝器14正常散热的空气冷却能力，当空调冬季工作在制热状态时，空调冷凝器14从空气吸热，其温度变化范围从30℃至空调冷凝器14所处的环境温度，温度高于环境温度是为了保证空调冷凝器14正常吸热的空气加热能力，环境温度由环境温度传感器7提供，为防止对空调冷凝器14芯体结构造成破坏，涡流管2冷端压力空气的压力低于0.5MPa，喷嘴阵列4两端设有两滑块12，两滑块12分别固定在两导轨13上，并能沿导轨13平移，喷嘴阵列4置于空调冷凝器14的背面，贴近空调冷凝器14的芯体，并与空调冷凝器14的芯体外形贴合，为防止压力空气将冷凝器14的翅片打歪，破坏结构，喷嘴阵列4的喷嘴喷射方向与空调冷凝器14的翅片表面方向平行，控制器5接收污垢传感器6和环境温度传感器7的信号并进行处理，污垢传感器6是温敏传感器，监测空调冷凝器14芯体的典型位置污垢引起的局部热流变化。环境温度传感器7是pt100热电阻。控制器5根据污垢传感器6的信号直接判断是否进行清洗，或者间接由空调器中央处理器根据空调冷凝器14换热性能的下降，或者定时、人工发出指令进行清洗，控制器5按照清洗程序驱动步进电机10，通过传动机构11，带动滑块12沿导轨13进而喷嘴阵列4沿空调冷凝器14的芯体表面往复平移，运动轨迹覆盖芯体的全部表面，同时控制热气端调节阀8和压力调节阀9以及冷热比例调节阀20调节变温压力空气的温度、压力和流量，喷嘴阵列4的喷嘴喷射变温压力空气，完成空调冷凝器14清洗。

实施例2：

如图2所示的应用于车辆冷却系统的清洗装置，包括高压气源1、涡流管2、柔性管路3、喷嘴阵列4、控制器5、污垢传感器6、环境温度传感器7、热气端调节阀8、压力调节阀9、步进电机10、传动机构11、空气压缩机15、空气源16、转轴17、散热器18和中冷器19，车辆冷却系统由散热器18和中冷器19组成，空气压缩机15由车辆发动机或者利用车辆尾气能量的涡轮提供动力，空气压缩机15压缩空气源16的空气作为高压气源1供给涡流管2，高压气源1进入涡流管2，并在涡流管2中分离出冷热气流，涡流管2的冷端压力空气温度、压力及流量大小通过热气端调节阀8和压力调节阀9控制，压力空气的温度变化范围从-15℃至散热器18和中冷器19所处的环境温度，变温压力空气的温度低于环境温度是为了保证散热器18和中冷器19正常散热的空气冷却能力，环境温度由环境温度传感器7提供，为防止对散热器18和中冷器19散热芯体结构造成破坏，涡流管2冷端压力空气的压力低于0.5MPa，涡流管2的冷端通过柔性管路3输送变温压力空气至喷嘴阵列4，喷嘴阵列4的一端固定在转轴17上，另一端悬空，喷嘴阵列4分别置于散热器18和中冷器19的内侧，贴近散热器18和中冷器19的散热芯体，为防止压力空气将散热器翅片打歪，破坏结构，喷嘴阵列4的喷嘴喷射方向与散热器翅片表面方向平行，垂直于散热器18和中冷器19散热芯体的表面，控制器5接收污垢传感器6和环境温度传感器7的信号并进行处理，污垢传感器6是光敏传感器，监测污垢引起的散热器18和中冷器19散热芯体的典型位置光路变化，环境温度传感器7是pt100热电阻，控制器5根据污垢传感器6的信号直接判断是否进行清洗，或者间接由车辆中央处理器根据冷却系统性能的下降，或者定时、人工发出指令进行清洗，控制器5按照清洗程序驱动步进电机10，通过传动机构11，带动转轴17旋转，喷嘴阵列4沿散热器18和中冷器19的散热芯体表面往复摆动，运动轨迹覆盖散热芯体的全部表面，同时控制热气端调节阀8和压力调节阀9调节变温压力空气的温度、压力和流量，喷嘴阵列4的喷嘴喷射变温压力空气，完成散热器18和中冷器19清洗。

Claims

1.一种换热器清洗装置，包括高压气源（1）、涡流管（2）、柔性管路（3）、喷嘴阵列（4）、控制器（5）、污垢传感器（6）、环境温度传感器（7）、热气端调节阀（8）、压力调节阀（9）、步进电机（10）、传动机构（11）和冷热比例调节阀（20），其特征在于，所述的高压气源（1）进入所述的涡流管（2），所述的涡流管（2）的冷端和热端经冷热比例调节阀（20）通过所述的柔性管路（3）连接所述的喷嘴阵列（4），所述的喷嘴阵列（4）的喷嘴贴近换热器芯体，并且喷射方向与换热器翅片表面方向平行，所述的控制器（5）接收所述的污垢传感器（6）和所述的环境温度传感器（7）的信号并进行处理，所述的控制器（5）按照清洗程序驱动所述的步进电机（10）和所述的传动机构（11），所述的步进电机（10）通过所述的传动机构（11）驱动所述的喷嘴阵列（4）在换热器芯体表面移动并能覆盖换热器芯体全部表面，所述的控制器（5）按照清洗程序调节所述的热气端调节阀（8）和所述的压力调节阀（9）以及冷热比例调节阀（20）实现变温压力空气的温度、压力及流量控制，所述的喷嘴阵列（4）的喷嘴喷射变温压力空气，完成换热器清洗。

2.根据权利要求1所述的一种换热器清洗装置，其特征在于，所述的高压气源（1）是压力空气，通过内置空气压缩机提供或者通过设置外接接口由外部气源提供。

3.根据权利要求1所述的一种换热器清洗装置，其特征在于，当换热器需向空气散热时，所述的变温压力空气的温度低于换热器所处的环境温度；当换热器需从空气吸热时，所述的变温压力空气的温度高于换热器所处的环境温度；所述的变温压力空气的压力低于0.5MPa。

4.根据权利要求1所述的一种换热器清洗装置，其特征在于，所述的控制器（5）是根据所述的污垢传感器（6）或者换热器换热性能下降判断是否进行清洗，也可以定时或者人工发出指令进行清洗。

5.根据权利要求1所述的一种换热器清洗装置，其特征在于，所述的污垢传感器（6）是光敏或温敏传感器，前者利用污垢引起的光路、光强或频率变化，后者监测污垢引起的局部温度、热流变化。