CN105945017B - 一种磁悬浮管道清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种磁悬浮管道清洗装置，包括磁悬浮轴承，磁悬浮轴承包括转子磁环、定子磁环、转轴，转子磁环悬浮在定子磁环内部。还包括与转轴相连并沿其轴向延伸的螺旋叶片。本发明的磁悬浮管道清洗装置结构简单成本低、安装简单、清洗效果好，可减少旋转机械的磨损从而延长使用寿命。与传统机械清洗或化学清洗比较有突出的优势。螺旋叶片改变管内水的层流状态为紊流状态，提高清洗效果的同时也可强化换热，大幅度提高管道的换热系数K值20％以上。

Description

一种磁悬浮管道清洗装置

技术领域

本发明属于管道清洗装置，尤其涉及一种磁悬浮管道清洗装置。

背景技术

管道清洗的传统方法有胶球清洗、高压水清洗、毛刷清洗、化学清洗等。

通过高压水枪、毛刷等设备工具对管道中的水垢和泥渣进行清洗去除，这种方法的清洗效果差、效率低、劳动强度大、除垢部位受限，而且，清洗后无法长期保持清洁。管道在清洗过后25天内开始逐步重新结垢，并逐渐增加能耗，最终使设备长时间地处于较高能耗的状况。同时，经常性的机械清洗，会磨损甚至磨穿换热管。

对比而言，胶球清洗装置能不停机在线清洗，但收球率低，容易堵管。化学除垢可分酸性陈垢和碱性除垢两种，方式有静泡法和循环法等，需要对垢物经过鉴别后，决定清除的方式。化学清洗对凝汽器换热管存在腐蚀和损伤延长。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种磁悬浮管道清洗装置，安装简单、清洗效果好，可减少旋转机械的磨损从而延长使用寿命。与传统机械清洗或化学清洗比较有突出的优势。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磁悬浮管道清洗装置，包括磁悬浮轴承，其磁场为3000GS-5000GS，磁悬浮轴承包括转子磁环、定子磁环、转轴，转子磁环悬浮在定子磁环内部。还包括与转轴相连并沿其轴向延伸的螺旋叶片，转轴与转子磁环固定连接。

转子磁环和定子磁环都装有带斜面的永磁环，定子环形的永磁环与转子环形的永磁环同轴于转轴，转子磁环和定子磁环均轴向充磁，转子磁环与定子磁环的充磁方向相反，永磁环之间斜面相互排斥，产生垂直于斜面的斥力，使转子磁环悬浮在定子磁环之间，保证转子磁环在转速足够大时能稳定地在六个自由度达到平衡。

进一步地，转子磁环外侧面和定子磁环内侧面都装有沿垂直于转轴轴向的中间平面两侧对称的一对永磁圆环。

进一步地，定子磁环的外侧面为非圆形。

进一步地，磁悬浮轴承与螺旋叶片之间设有加强筋。

进一步地，螺旋叶片为变距式螺旋叶片。

进一步地，螺旋叶片转速为300-1800r/min。

本发明具有以下有益效果：1、永磁悬浮轴承结构简单成本低，不需要电磁悬浮所需的位子测量和反馈控制系统，也不需要超导磁悬浮的冷却装置。

2、安装简单、清洗效果好，可减少旋转机械的磨损从而延长使用寿命。与传统机械清洗或化学清洗比较有突出的优势。

3、摆脱了传统的被动清洗除垢概念，变被动除垢为主动防垢，无需外加动力，利用水流自身的流速驱动本装置的旋转部件，改变管内水的层流状态为紊流状态，提高清洗效果的同时也可强化换热，大幅度提高管道的换热系数K值20％以上。

附图说明

图1为本发明实施例的磁悬浮管道清洗装置结构图。

其中，1为转轴，2为定子磁环，3为转子磁环，4为变距式螺旋叶片。

图2为加装本发明实施例的磁悬浮管道清洗装置前管道内水流示意图。

图3为加装本发明实施例的磁悬浮管道清洗装置后管道内水流示意图

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。

本发明的工作原理是：在管道内安装本装置，当管道有水流运行时，无需外加动力，利用水流自身的流速驱动本装置的旋转部件，即变距式螺旋叶片4，长期在管道内不停地快速旋转(300-1800r/min)，改变管内水的层流状态为紊流状态，破坏水垢的形成机理，在设计思想上摆脱了传统的被动清洗除垢概念，变被动除垢为主动防垢，同时也可强化换热，大幅度提高管道的换热系数K值20％以上。

永久磁体产生的超高强磁场，在不改变水原有的化学成份条件下，使水中矿物质的物理结构发生变化。普通水的流速为0.5-1.0米/秒，定子磁环2、转子磁环3的充磁量是根据水流速度，管道直径来确定一个准确值。

磁场3000GS以上，让普通水以一定流速，沿着与磁力线垂直的方向切割，通过一定强度的磁场，普通水就会变成磁化水。原来缔合链状的大分子，断裂成单个小分子，水分子偶极距发生偏转。水中溶解盐类的正负离子(垢分子)被单个水分子包围，使水中的钙、镁等结垢物的针状结晶改变为粒状结晶体，相互粘附与聚积特性受到了破坏，从而在受热面或管理壁上不结硬垢，粒状结晶体则随排污孔排出，同时由于水分子偶极距增大，使其与盐类正负离子吸引力增大，使受热炉壁、管壁上原有的旧垢逐淅开裂、疏松、自行脱落。

如图1所示的磁悬浮管道清洗装置，包括磁悬浮轴承，与磁悬浮轴承的转轴1相连并沿其轴向延伸的变距式螺旋叶片4；磁悬浮轴承还包括转子磁环3、定子磁环2，转子磁环3悬浮在定子磁环2内部。磁悬浮轴承与变距式螺旋叶片4之间设有加强筋。

转子磁环3和定子磁环2都装有带斜面的两对永磁圆环，定子磁环2内侧面形状与转子磁环3外侧面相吻合。定子环形的永磁环与转子环形的永磁环同轴于转轴，转子磁环3和定子磁环2均轴向充磁，转子磁环3与定子磁环2的充磁方向相反，永磁环之间斜面相互排斥，产生垂直于斜面的斥力，其轴向和径向的分力，使转子悬浮在定子中间，保证转子磁环3在转速足够大时能稳定地在六个自由度达到平衡。

转子磁环3剖面图可以为V型、U型、W型、S型等，定子磁环2与其相配合，转子磁环3可在定子磁环2中自由转动。定子磁环2的外侧面为非圆形。

如图2所示，加装磁悬浮管道清洗装置前管道内水流呈层流状，加装磁悬浮管道清洗装置后，利用前后角度差，形成速度差距产生紊流，如图3所示，破坏雷诺现象，让管道内壁不能形成稳定流场，不对称的流程扰动带走大量的沉淀物，从而保持管道内壁的清洁。

管道水侧结垢使管道传热系数大幅下降。由于水垢的热导率很低，只有钢材的1/30—1/200，因而急剧降低了管道换热管的传热系数。

表1为结垢对Ф20×1.0材质为307的不锈钢换热管的传热系数K值的影响数据(备注：美国制冷界权威科学机构Philip Kotz)：

表1

即使水垢厚度只有零点几毫米，对换热管传热系数也有重大影响。工程设计中清洁系数取0.85，大约相当于只考虑了0.1毫米厚度的水垢，在实际运行当中，管道即使采取化学清洗后，若不采取有效措施，这样的清洁系数也只能维持不到25天。

本发明的磁悬浮管道清洗装置能使换热管的清洁系数维持在0.85以上的高水平，这对管道换热效率非常有利。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (7)

1.一种磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：包括磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承包括转子磁环、定子磁环，所述转子磁环悬浮在所述定子磁环内部；

所述磁悬浮轴承还包括转轴；还包括与所述转轴相连并沿其轴向延伸的螺旋叶片，所述转轴与所述转子磁环固定连接，转轴带动转子磁环快速转动；

所述转子磁环和所述定子磁环都装有带斜面的永磁环，所述定子环形的永磁环与所述转子环形的永磁环同轴于转轴，所述转子磁环和所述定子磁环均轴向充磁，所述转子磁环与所述定子磁环的充磁方向相反，永磁环之间斜面相互排斥，产生垂直于斜面的斥力，使所述转子磁环悬浮在所述定子磁环之间，所述定子磁环内侧面与所述转子磁环外侧面相配合，所述转子磁环可在所述定子磁环中自由转动；保证所述转子磁环在转速足够大时能稳定地在六个自由度达到平衡。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：所述永磁环为永磁圆环；所述转子磁环外侧面和所述定子磁环内侧面都装有沿垂直于转轴轴向的中间平面两侧对称的一对永磁圆环。

3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：所述磁悬浮轴承产生的磁场为3000GS-5000GS。

4.根据权利要求1或2所述的磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：所述定子磁环的外侧面为非圆形。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：所述磁悬浮轴承与所述螺旋叶片之间设有加强筋。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：所述螺旋叶片为变距式螺旋叶片。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮管道清洗装置，其特征在于：所述螺旋叶片转速为300-1800r/min。