CN104154806B - 一种换热管内强化传热及防垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管内强化传热及防垢装置，主要由挂件、转子、限位件、前端连接棒以及后端连接棒组成，转子为螺旋整体薄片式，转子的前端有锥形止回结构，转子尾端有内锥形圆柱结构；转子间首尾相连组成转子组；转子串的前端用前端连接棒与挂件相连接，挂件与棍状结构间用限位件进行固定；转子串的后端用后端连接棒与挂件相连接，挂件与棒状结构间用限位件进行固定；转子的前端锥形止回结构与相邻转子的尾端内锥形圆柱结构相配合，转子以连接处为轴相对转动。本发明结构的转子没有与柔性支撑轴配合的中心轴，增加了换热管的流通面积，转子为整体螺旋形，增强中心流体与换热管边界层流体间的置换作用，增强了传热效果，起到防垢除垢的效果。

Description

一种换热管内强化传热及防垢装置

技术领域

本发明涉及一种应用于管壳式换热器设备中换热管内强化传热及防污除污的装置，特别涉及一种以换热管内部传热流体为动力，实现自清洁强化传热功能的一种换热管内强化传热及防垢装置。

背景技术

节能减排是世界各国都非常重视的一项关键技术，在石油、化工、火电等领域广泛应用的管壳式换热器，成为实现节能减排的重要力量。增强换热管内流体的湍流程度是增强换热器传热的有效的方法，但是污垢问题普遍存在这些换热设备中，恶化传热性能，增加流通阻力，甚至会威胁设备的运行安全。停产清洗，不仅耽搁了工厂的生产进度，同时还造成了资源的巨大浪费。为了更好地解决这些问题，科研工作者一直试图研发出能实现换热器在线自动强化传热和除垢防垢的各种办法和装置；其中之一利用流体推动螺旋纽带旋转能实现在线自动除垢的方法，例如中国专利名称为“双扰流螺旋式强化换热及自动除垢装置(CN1424554)”的发明创造，该装置用作强化传热及其自动除垢，包括有螺旋纽带、固定架，螺旋纽带设置在螺旋管内，利用通过换热管内流体流动带动螺旋纽带转动。由于螺旋纽带为一条整带，装置运转时纽带在管内摆动，对传热管直接刮擦，造成换热管内壁损伤；并且由于摆动幅度的不同，造成换热管内污垢的清除效果不均匀，并且由于纽带运转时扭矩全部集中在端部，容易造成纽带的断裂，影响装置的使用寿命。之后中国专利号为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；带有中心轴的转子叶片呈螺旋状；支撑架设在转子与固定架之间，柔性轴穿过转子的中心轴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。但缺点是装置运行时具有一定横截面积的转子中心轴处于换热管中心位置，中心轴不仅不能增加装置强化传热以及防垢除垢的效果，还会增大液体流通阻力。并且由于其质量比转子叶片质量大好多，在转子转动过程中，导致流体能耗增大。装置由柔性轴穿过转子的中心轴和支撑管固定在两固定架上，在实际的运行中由于柔性轴在重力的作用下在管内会产生弯曲，导致装置的中间部分转子磨损严重，降低了装置的寿命。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计一种新型换热管内强化传热以及防垢装置，该装置由挂件、转子、限位件、前端连接棒以及后端连接棒组成。转子为螺旋整体薄片式，转子的前端有锥形止回结构，转子尾端有内锥形圆柱结构。转子间首尾相连组成转子组，挂件将转子组固定于换热管的两端。装置不但具有在线强化传热以及防垢除垢的功能，还降低了液体流动阻力，防止装置中心位置转子的磨损，增加了装置的使用寿命。

本发明为解决上述问题采用的技术方案是：装置由挂件、转子、限位件、前端连接棒以及后端连接棒组成。挂件固定在换热管两端，若干转子首尾相连，形成一转子串，转子串的前端用前端连接棒与挂件相连接，挂件与连接棒间用限位件进行固定。转子串的后端用后端连接棒与挂件相连接，挂件与连接棒间用限位件进行固定。转子为螺旋整体薄片式，转子的前端锥形止回结构与相邻转子的尾端内锥形圆柱结构相配合，转子以连接处为轴相对转动。

转子为螺旋整体薄片式，转子的前端有锥形止回结构，其与转子叶片间有一柱状体相连，锥形止回结构锥面处开有U型槽，可使锥面剩余支撑部在受到径向力时，产生径向位移。转子尾端有内锥形圆柱结构，其内锥形与转子前端的锥形止回结构的形状相同，尺寸略大于前端的锥形止回结构，在内锥形的内壁表面有一支撑槽，对转子前端止回结构起到轴向以及径向限位作用，在内壁表面支撑槽与内锥形的顶端之间的圆柱体上开有矩形通孔，转子分离时，可从矩形通孔中对另一转子的锥形支撑结构施加一径向力，使其产生径向位移，从支撑槽中脱出，完成分离。转子的叶片上导有圆角，转子的外径小于换热管的内径。转子前端的锥形止回结构的最大外径大于尾端内锥形圆柱结构的支撑槽所围成的圆周的内径。

转子螺旋叶片上可以开有通孔，用以降低装置的阻力。

转子螺旋叶片的边缘处可以开有U槽或V型槽等开槽结构，用于增强转子对管内液体的扰流程度，增强传热以及防垢除垢的效果。

转子串前后两端转子用前端连接棒与后端连接棒与挂件连接。前端连接棒由棍状结构与内锥柱状结构组成，内锥面柱状结构与转子的后端内锥面柱状结构类似，其于前端转子连接，棍状结构用于与挂件连接。后端连接棒由棒状结构与圆锥型结构组成，圆锥型结构与转子的前端圆锥止回结构类似，其与末端转子相连接，棒状结构与挂件相连接。棒状结构和棍状结构的形状相同，都为一段连接棒。

挂件与换热管承插连接，挂件的端部开有轴孔，对转子起到固定作用。

限位件为阶梯结构，限位件的中心轴孔与挂件轴孔大小相同，棒状结构或棍状结构从中心轴孔和挂件轴孔中穿过。限位件主要用于前端连接棒以及后端连接棒与挂件连接。

运行时，转子在液体的推动下转动，呈螺旋结构的转子对液体起到扰动作用，增加管内液体的湍动程度，同时由于转子转动时，转子螺旋叶片对液体有剪切作用，使靠近转子螺旋叶片的液体被转子螺旋叶片周向甩出，对换热管管壁产生冲击，实现防垢除垢和强化传热的作用。又由于转子为螺旋整体薄片式，增强中心流体与换热管边界层流体间的置换作用，增强了传热效果。转子没有与柔性支撑轴配合的中心轴，增加了换热管的流通面积，降低了水阻，减少了转子的质量，节省了材料，降低了泵工。装置无柔性支撑轴，降低了装置中心转子的径向位移，减少了中心转子的磨损，增加了装置的使用寿命。

本发明换一种换热管内强化传热及防污除污的装置，所含的转子个数为两个、三个或多个。

本发明一种换热管内强化传热及防污除污的装置，所含转子是由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作。

本发明的有益效果是：1、转子没有与柔性支撑轴配合的中心轴，增加了换热管的流通面积，降低了水阻，减少了转子的质量，节省材料，降低了泵工。2、转子为整体螺旋形，增强中心流体与换热管边界层流体间的置换作用，增强了传热效果，起到防垢除垢的效果。3、装置无柔性支撑轴，减少了中心转子磨损，增加了装置的使用寿命，节省中心轴材料，降低了成本。

附图说明

图1是本发明一种换热管内强化传热及防污除污装置结构示意图。

图2是本发明一种换热管内强化传热及防污除污装置的转子结构示意图。

图3是本发明换是本发明一种换热管内强化传热及防污除污装置，转子的三维结构示意图。

图4是本发明是本发明一种换热管内强化传热及防污除污装置，开孔开槽转子的结构示意图。

图5是本发明一种换热管内强化传热及防污除污装置，后端连接棒结构示意图。

图6是本发明一种换热管内强化传热及防污除污的装置，前端连接棒结构示意图。

图中，1—限位件，2—前端连接棒，3—换热管，4—转子，5—挂件，6—后端连接棒，7—锥形止回结构，8—支撑部，9—柱状体，10—螺旋叶片，11—内锥形圆柱结构，12—内锥结构，13—支撑槽，14—矩形孔，15—通孔，16—U型槽，17—V型槽，18—圆锥型结构，19—棒状结构，20—内锥柱状结构，21—棍状结构，

具体实施方式

如图1所示，装置由挂件5、转子4、限位件1、前端连接棒2以及后端连接棒6组成。挂件5固定在换热管3两端，若干转子4首尾相连，形成一转子串，转子串的前端用前端连接棒2与转子4相连接，挂件5与棍状结构21间用限位件1进行固定。转子串的后端用后端连接棒6与转子4相连接，挂件5与棒状结构19间用限位件1进行固定。转子4为螺旋整体薄片式，转子4的前端锥形止回结构7与相邻转子的尾端内锥形圆柱结构11相配合，转子4以连接处为轴相对转动，首尾相连的转子4组成转子串，转子串两端的转子4与挂件5相连接，挂件5固定于换热管3的两端。运行时，转子4在液体的推动下转动，呈螺旋结构的转子4对液体起到扰动作用，增加换热管3内液体的湍动程度，同时由于转子4转动时，螺旋叶片10对液体有剪切作用，使靠近螺旋叶片10的液体被螺旋叶片10周向甩出，对换热管3管壁产生冲击，实现防垢除垢和强化传热的作用。又由于转子4为螺旋整体薄片式，增强中心流体与换热管3边界层流体间的置换作用，增强了传热效果。装置无柔性支撑轴，降低了装置中心转子4的径向位移，减少了中心转子的磨损，增加了装置的使用寿命。转子4没有与柔性支撑轴配合的中心轴，增加了换热管3的流通面积，降低了水阻，减少了转子的质量，降低了泵工。

如图2-图6所示，转子4为螺旋整体薄片式，转子4的前端有锥形止回结构7，其与转子螺旋叶片10间有一柱状体9相连，锥形止回结构7锥面处开有U型槽，可使锥面剩余支撑部8在受到径向力时，可产生径向位移。转子4尾端有内锥形圆柱结构11，其内锥结构12与转子4前端的锥形止回结构7的形状相同，尺寸略大于前端的锥形止回结构7，在内锥形结构12的内壁表面有一支撑槽13，对转子前端止回结构7起到轴向以及径向限位作用，在内壁表面支撑槽13与内锥形的顶端之间的圆柱体上开有矩形通孔14，分离转子4时，可从矩形通孔14中对另一转子4的锥形支撑结构7施加一径向力，使其产生径向位移，从支撑槽13中脱出，完成分离。转子的螺旋叶片10上导有圆角，转子的外径小于换热管3的内径。转子前端的锥形止回结构7的最大外径大于尾端内锥形圆柱结构的支撑槽13的内径。

转子螺旋叶片10上可以开有通孔15，用以降低装置的阻力。

转子螺旋叶片10的边缘处可以开有U槽16或V型槽17等开槽结构，用于增强转子对管内液体的扰流程度，增强传热以及防垢除垢的效果。

转子串前后两端转子4用前端连接棒2及后端连接棒6与两个挂件5连接。前端连接棒2由棍状结构21与内锥柱状结构20组成，内锥面柱状结构20与转子的后端内锥面柱状结构11类似(或相同)，其于与前端转子4连接，棍状结构21用于与挂件5连接。后端连接棒6由棒状结构19与圆锥型结构18组成，圆锥型结构18与转子4的前端圆锥止回结构7类似(或相同)，后端连接棒6的圆锥型结构18外表面可为光滑的结构，圆锥型结构18卡在转子4的支撑槽13内，圆锥型结构18与末端转子4相连接，棒状结构19与挂件5相连接。

挂件5与换热管3承插连接，挂件5的端部开有轴孔，对转子起到固定作用。

限位件1为阶梯结构，中心轴孔与挂件轴孔大小相同。其主要用于前端连接棒2以及后端连接棒6与挂件5连接。

Claims (3)

1.一种换热管内强化传热及防垢装置，其特征在于：主要由挂件、转子、限位件、前端连接棒以及后端连接棒组成，转子为螺旋整体薄片式，转子的前端有锥形止回结构，转子尾端有内锥形圆柱结构，内锥形圆柱结构的内锥形与转子前端的锥形止回结构的形状相同，尺寸略大于前端的锥形止回结构，在内锥形的内壁表面有一支撑槽，对转子前端锥形止回结构起到轴向以及径向限位作用，锥形止回结构锥面处开有U型槽，锥面剩余支撑部在受到径向力时能产生径向位移，转子前端的锥形止回结构的最大外径大于尾端内锥形圆柱结构的支撑槽所围成的圆周的内径；转子间首尾相连组成转子组，挂件将转子组固定于换热管的两端；转子组的前端通过前端连接棒与挂件相连接，挂件与前端连接棒的棍状结构间用限位件进行固定；转子组的后端通过后端连接棒与挂件相连接，挂件与后端连接棒的棒状结构间用限位件进行固定；转子的前端锥形止回结构与相邻转子的尾端内锥形圆柱结构相配合，转子以连接处为轴相对转动；转子的叶片上导有圆角，转子的外径小于换热管的内径；挂件与换热管承插连接，挂件的端部开有轴孔，对转子起到固定作用；限位件为阶梯结构，限位件的中心轴孔与挂件轴孔大小相同，后端连接棒的棒状结构或前端连接棒的棍状结构从中心轴孔和挂件轴孔中穿过。

2.根据权利要求1所述的一种换热管内强化传热及防垢装置，其特征在于：在内锥形圆柱结构的内锥形的内壁表面支撑槽与内锥形的顶端之间的圆柱体上开有矩形通孔。

3.根据权利要求1所述的一种换热管内强化传热及防垢装置，其特征在于：转子螺旋叶片上开有通孔，转子螺旋叶片的边缘处开有U槽或V型槽。