CN104236344B - 一种机械式自动节水换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械式自动节水换热装置。包括有换热装置和阀体，所述的阀体包括有安装在阀体内的自力式温控装置、自动脉冲流冲刷装置、截止装置；所述的自力式温控部分包括有温包、阀杆、闸阀板；所述的自动脉冲流冲刷装置包括有叶轮，叶轮通过连杆连接挡板，挡板为可活动结构，叶轮的切线方向处于进水口水流方向位置处；所述的换热装置包括有壳体、壳体内部的换热管以及用于定位换热管的管板，换热装置的管程中的流体采取上进下出的方式。本发明结构简单，能够更有效地根据循环水的温度自动控制水流量，并使用脉动水流进行冲刷防止管道结垢，同时采用换热器结构对能量进行再次利用，有效地节约成本。

Description

一种机械式自动节水换热装置

技术领域

本发明涉及换热器节水装置技术领域，具体涉及到一种用于石化厂以及其它使用循环水并且需要自动调节、热量交换的机械式自动节水换热装置。

背景技术

在石油、化工生产工艺中广泛存在着热量交换过程，如设备冷却、工艺介质冷却及余热回收等，而换热设备和各种调节系统是保障热交换过程顺利进行的必要条件。石油及化工产品的生产过程中主要利用循环水对各种高温工艺介质进行冷却。由于冷却水温度受外部环境的影响而波动较大，最大温差可达30摄氏度左右，若冷却水流量保持不变，会导致冷却水用量过大，造成水资源的巨大浪费和排污量显著增加。

进入工业化社会以来，阀门得到了前所未有的发展，出现了气动调节阀、电动调节阀和自力式温度调节阀等智能式调节阀。虽然电器调节阀对调节功能十分精准，但一个现代化的石油化工厂就有上万只各式各样的阀门，它们似网中结星罗棋布的遍及全厂，不停的开启、关闭来调节全部的生产过程，从对调节要求和生产成本方面来考虑，部分是可以采用结构简单且成本低廉的自力式控制阀。在自力式温控阀中，一类是直接依靠热敏原件内感温材料的膨胀力驱动阀门开启，特点是结构简单但调节阀关闭力受介质的压力影响较大、阀位随压力波动而波动，温控精度受到限制。为了克服上述缺点，从而开发了另一类自力式温控阀，即应用热敏原件控制一个指挥器，并由指挥器控制调节阀工作。考虑到经温控阀流过的热流体具有大量的余热，在阀出口安装换热设备能够对能量进行储存、转化和回收。

自力式温度控制阀是一种不需要外接能源，而由热敏元件吸收调节对象的能量并转化为机械能，并按一定的调节规律工作的自动温度控制器。市面上现有的自力式温控调节装置价格较为昂贵、适应性差、不能广泛运用于循环水自动调节、且不具有防止结构的冲刷功能。同时现有的自力式调节阀只起对流量调节作用，而对于水流的截止和水垢的去除是另外用的两个装置，再者管道中的热流体经阀门排放后，造成了大量的能量浪费，严重损害了工业生产的经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种结构简单，能够更有效地根据循环水的温度自动控制水流量，并使用脉动水流进行冲刷防止管道结垢，同时采用换热器结构对能量进行再次利用，有效地节约成本的机械式自动节水换热装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机械式自动节水换热装置，包括有换热装置和阀体，其特征在于：所述的阀体包括有安装在阀体内的自力式温控装置、自动脉冲流冲刷装置、截止装置；所述的自力式温控部分包括有温包、阀杆、闸阀板，闸阀板安装在阀体内，阀杆为可伸缩结构，一端与闸阀板相连接，另一端伸出阀体外伸入温包内；所述的自动脉冲流冲刷装置包括有叶轮，叶轮通过连杆连接挡板，挡板为可活动结构，叶轮的切线方向处于进水口水流方向位置处；所述的换热装置包括有壳体、壳体内部的换热管以及用于定位换热管的管板，换热装置的壳程进口端与阀体的出口端相连接，换热装置的管程中的流体采取上进下出的方式，其管程入口位于壳体上方。

在上述方案中，所述的截止装置包括有手轮、截止阀杆、截止阀盖、阀瓣，手轮固定在截止阀杆顶端，截止阀杆为活动结构，其底端穿过截止阀盖和阀瓣相连接，阀瓣正对阀座位置，并可与阀座密封。

在上述方案中，所述的温包内部充满石蜡。

在上述方案中，所述的阀杆上装有挡圈，挡圈通过半圆键与轴套固定在阀杆上，在挡圈与阀体间的阀杆外套有弹簧。弹簧的作用是保证循环水的温度降低后，使闸阀板上移，增大流量。

在上述方案中，所述的自动脉冲流冲刷装置采用曲柄滑块结构，包括有一个导轨，导轨固定在脉冲水流出口两侧，挡板放置在导轨上，并可在导轨上滑动，连杆一端与挡板中间位置相连接，另一端连接叶轮边缘。

在上述方案中，所述的叶轮为多个，多个叶轮同轴线水平布置在装置内，并且叶轮的中心轴不连接，叶轮之间留有空隙，连杆在空隙内与叶轮空隙内侧面连接形成转动副。

在上述方案中，所述的挡板两侧开有半圆形通孔，使挡板完全挡住出水口时也有一定的水流通过，保证叶轮的转动以及机构的运行。

本发明的技术优势在于：

本发明结构简单，能够更有效地根据循环水的温度自动控制水流量，并使用脉动水流进行冲刷防止管道结垢。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图中：1.壳程出口；2.管板；3.管程入口；4.壳体5.换热管；6.壳程进口；7.连接螺栓；8.双头螺栓；9.截止阀盖；10.手轮；11.螺母；12.截止阀杆；13.温包；14.阀杆；15.弹簧；16.闸阀板；17.管道；18.叶轮；19.连杆；20.导轨；21.挡板；22.阀体；23.阀座；24.阀瓣；25.管程出口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的说明：

如图1所示的机械式自动节水换热装置，包括有换热装置和阀体22，阀体22进口连接管道17，出口连接换热装置，所述的阀体22包括有安装在阀体22内的自力式温控装置、自动脉冲流冲刷装置、截止装置。

在本实施例中，自力式温控装置包括有温包13、阀杆14、弹簧15、闸阀板16，闸阀板16安装在阀体22内，阀杆14一端与闸阀板16相连接，另一端伸出阀体22外，阀杆14顶部伸入温包13内，温包13内部充满石蜡。挡圈通过半圆键与轴套固定在阀杆14上，在挡圈与阀体22间的阀杆14外套有弹簧15，弹簧15的作用是保证循环水的温度降低后，使闸阀板16上移，增大流量。

在本实施例中，自动脉冲流冲刷装置是基于曲柄滑块机构原理，由叶轮18、连杆19、挡板21、导轨20等组成。导轨20固定在脉冲水流出口两侧，挡板21放置在导轨20上，连杆19与挡板21中间位置相连接。两个叶轮18同轴线水平布置在装置内，并且两叶轮18的中心轴不连接，两叶轮18之间留有一定空隙。连杆19在空隙内与两叶轮18空隙内侧面连接形成转动副。

为了最大限度利用水流冲击力，冲刷支路进水口做了专门设计，使流入支路的绝大部分水流能够沿叶轮18切线方向流入，这样可以让水流有较大的冲击面积，使冲击力尽可能的变大。挡板21两侧开有半圆形通孔，使挡板21完全挡住出水口时也有一定的水流通过，保证叶轮18的转动以及机构的运行。

在本实施例中，截止装置包括有手轮10、截止阀杆12、截止阀盖9、和阀瓣24，使用双头螺栓8将截止阀盖9固定在阀体22上，截止阀杆12穿过截止阀盖9并且一部分插入阀座23内部，截止阀杆12底端和阀瓣24相连接。通过螺母11将手轮10固定在截止阀杆12顶端。

在本实施例中，换热装置包括有壳体4、壳体4内部的换热管5以及用于定位换热管5的管板2，换热装置的壳程进口6与阀体22的出口端通过连接螺栓7相连接，壳程出口1外接循环水装置，换热装置的管程中的流体采取上进下出的方式，其管程入口3位于壳体4上方，管程出口25位于壳体4下方。

本实施例的工作过程为：当换热器中循环水的温度升高，温包内的固态石蜡受热熔化，石蜡体积膨胀推动阀杆向下运动，闸阀板下落，通过的流量减小；当换热装置中循环水的温度降低，温包内的液态石蜡凝固，石蜡体积缩小，弹簧推动挡圈向上移动，闸阀板上升，通过的流量增大，从而实现自力式温控调节。

循环水流入装置，一部分水流进入冲刷支路，水流带动叶轮转动，叶轮带动连杆及挡板作往复直线运动，使通道中的水流速度处于一个变化的范围，产生脉冲效果，形成脉冲水流，引起整个管道流速的变化，降低管道中结垢的速率，实现冲刷功能。

当温控支路流量较大时，流经冲刷支路的流量会很少，可能出现水流无法推动叶轮转动的情况，但此时总的水流量较大，管道中本就不易结垢，叶轮即使不转动也不会有大的影响；温控支路流量较小时，冲刷系统流经较大的流量，水流经过叶轮时，对叶轮产生冲击力，带动叶轮旋转，叶轮的旋转通过连杆转化为挡板的直线运动。

当需要停止循环水流或停止使用装置时，顺时针方向旋转手轮，截止阀杆向下移动，阀瓣紧压在阀座上与阀座形成密封副，切断循环水流。当需要启用装置时，逆时针方向旋转手轮，截止阀杆向上移动，阀瓣离开阀座，循环水流通过阀门。

通过阀门的循环热流进入换热器，由壳程进口沿直线运动流向壳程出口，同时冷流体由管程入口流进，经换热管与热流体的热交换作用后吸收能量，再由管程出口流出。

以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机械式自动节水换热装置，包括有换热装置和阀体，其特征在于，所述的阀体包括有安装在阀体内的自力式温控装置、自动脉冲流冲刷装置、截止装置；所述的自力式温控部分包括有温包、阀杆、闸阀板，闸阀板安装在阀体内，阀杆为可伸缩结构，一端与闸阀板相连接，另一端伸出阀体外伸入温包内；所述的自动脉冲流冲刷装置包括有叶轮，叶轮通过连杆连接挡板，挡板为可活动结构，叶轮的切线方向处于进水口水流方向位置处；所述的换热装置包括有壳体、壳体内部的换热管以及用于定位换热管的管板，换热装置的壳程进口端与阀体的出口端相连接，换热装置的管程中的流体采取上进下出的方式，其管程入口位于壳体上方。

2.如权利要求1所述的机械式自动节水换热装置，其特征在于，所述的截止装置包括有手轮、截止阀杆、截止阀盖、阀瓣，手轮固定在截止阀杆顶端，截止阀杆为活动结构，其底端穿过截止阀盖和阀瓣相连接，阀瓣正对阀座位置，并可与阀座密封。

3.如权利要求1所述的机械式自动节水换热装置，其特征在于，所述的温包内部充满石蜡。

4.如权利要求1所述的机械式自动节水换热装置，其特征在于，所述的阀杆上装有挡圈，挡圈通过半圆键与轴套固定在阀杆上，在挡圈与阀体间的阀杆外套有弹簧。

5.如权利要求1所述的机械式自动节水换热装置，其特征在于，所述的自动脉冲流冲刷装置采用曲柄滑块结构，包括有一个导轨，导轨固定在脉冲水流出口两侧，挡板放置在导轨上，并可在导轨上滑动，连杆一端与挡板中间位置相连接，另一端连接叶轮边缘。

6.如权利要求1所述的机械式自动节水换热装置，其特征在于，所述的叶轮为多个，多个叶轮同轴线水平布置在装置内，并且叶轮的中心轴不连接，叶轮之间留有空隙，连杆在空隙内与叶轮空隙内侧面连接形成转动副。

7.如权利要求5所述的机械式自动节水换热装置，其特征在于，所述的挡板两侧开有半圆形通孔，使挡板完全挡住出水口时也有一定的水流通过，保证叶轮的转动以及机构的运行。