CN106197140B - 一种列管式换热器自动清洗装置 - Google Patents
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Abstract
一种列管式换热器自动清洗装置，列管式换热器由若干根以相同的螺矩P、相同的间隔D均布在阿基米德螺旋线上的加热管组成，自动清洗装置的带定位销的复合驱动气缸定位在第一根加热管的管口上，高压水清洗管及高压清洗头与气动马达及压力控制阀连接，装有辅助转动气动马达的驱动轮安装在滑轨支架一端，锁紧机构安装在固定座上，锁紧机构通过支架锁紧螺母固定在滑轨支架的另一端，固定座固定在中央降液管的中心位置，带定位销的复合驱动气缸与定位驱动和高压清洗头的方向控制机构连接。采用本发明能够提高工作效率和清洗效果，无需人工值守，解决了传统列管式换热器因人工清洗耗时较长、人工消耗大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动清洗装置,具体是一种列管式换热器自动清洗装置。
背景技术
列管式换热器是较为常见的一种换热设备。基于列管式具有低压力降、价格便宜、结构紧凑、寿命长等优势,因此其被广泛应用在食品、化工、生物医药、植物提取、发酵等众多行业中。
但是传统列管式换热器加热管多采用矩形布管，不能将加热管合理布局使换热面积最大化，
同时列管式换热器的清洗方法十分麻烦,需要人工在高温、高湿或高危环境中手持高压水枪喷洗每一根加热管。工人的劳动强度大、工作效率低,存在很大的安全隐患并且是对人力资源的极大浪费。因此,提供一种附带自动清洗功能的列管式换热器是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有列管式换热器采用矩形布管或凌乱不规范布管，而导致换热面积不能达到最大化，提供一种列管式换热器自动清洗装置,能够缩短列管式换热器的清洗时间,减轻人力劳动强度。
本发明解决上述问题的技术方案如下：一种列管式换热器自动清洗装置，包括固定座、锁紧机构、支架锁紧螺母、滑轨支架、高压水清洗管及高压清洗头、气动马达及压力控制阀、装有辅助转动气动马达的驱动轮、带定位销的复合驱动气缸、定位驱动和高压清洗头的方向控制机构以及加热管，具体结构和连接关系为：
所述列管式换热器由若干根以相同的螺矩P、相同的间隔D均布在阿基米德螺旋线上的加热管组成，加热管按阿基米德螺旋线有序排列，进口N1与阿基米德螺旋线外加热管相切，使加热蒸汽进入换热器进行热交换时会自然形成旋涡流，
所述自动清洗装置的带定位销的复合驱动气缸定位在第一根加热管的管口上，高压水清洗管及高压清洗头与气动马达及压力控制阀连接，装有辅助转动气动马达的驱动轮安装在滑轨支架一端，锁紧机构安装在固定座上，锁紧机构通过支架锁紧螺母固定在滑轨支架的另一端，固定座固定在中央降液管的中心位置，带定位销的复合驱动气缸与定位驱动和高压清洗头的方向控制机构连接，带定位销的复合驱动气缸带动定位驱动和高压清洗对的方向控制机构，实现高压清洗头的方向角度调节。
所述加热管的直径为38mm～42mm。
每根加热管两端胀管器内倒30度角。
所述加热管为双螺旋线排列，匹配相应的自动清洗装置。
如有需要将加热管按双螺旋线排列，匹配两个清洗装置同时作业，清洗速度将成倍提高，该核心技术能够解决现有清洗技术速度达到极限后，如何突破并提高清洗速度的问题。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明能在换热器有限的管板面积上最大限度地排列加热管，使加热面积达到最大极限，提高了热交换效率；特别是利用气动元件和阿基米德螺旋线有序排列的加热管管口进行自动定位并驱动高压水枪进行清洗。
2、每根加热管均以相同的螺矩、相同的间隔均布在阿基米德螺旋线上，不管换热器规格大小，只需改变螺旋线圈数，也就是螺旋线长度，即可得到一系列规格大小的列管式换热器，利于推广。
3、由于加热管按阿基米德螺旋线有序排列，蒸汽进、出管呈90度夹角布置，使加热蒸汽进入换热器进行热交换时会自然形成旋涡流，避免了以往出现的紊流现象，提高换热效率。
4、列管式换热器自动清洗装置采用纯气动控制并驱动，没有电子元器件的参与，工作可靠性高，可用于高温、高湿、高危环境中作业。
5、由于每根加热管间隔、距离一致，利用管口定位配合气动元件驱动，管口定位准确可靠，遇到盲管能自动避开，清洗方便且可以从任一管位开始清洗，清洗结束时有蜂鸣器提示。
6、如有需要将加热管按双螺旋线排列，两个清洗装置同时作业，清洗速度将成倍提高。
7、自动清洗装置安装简便，操作简单，清洗方便,自动化程度高,无需值守,解决了传统列管式换热器因人工清洗耗时较长、人工消耗大的问题,清洗效果好。
8、结构简单,操作开关为一个气动阀，对工人技术要求极低，同时工作效率高,结构设置合理,成本较低,有利于进行推广和使用。
附图说明
图1为本发明所述的列管式换热器自动清洗装置的结构示意简图。
图2为本发明的单根阿基米德螺旋排列列管式换热器管示意图。
图3为本发明的两根阿基米德螺旋排列列管式换热器管示意图。
图4为本发明的阿基米德螺旋排列列管式换热器主体结构图，包含上、下管板，加热管，中央大孔为中央降液管。
图5为本发明阿基米德螺旋排列列管式换热器主筒外观图，其中N1为加热蒸汽进口，N2为汽凝水出口。
图6为本发明所述的列管式换热器自动清洗装置的安装结构示意简图。
图中标记为：
固定座1、锁紧机构2、支架锁紧螺母3、滑轨支架4、高压水清洗管及高压清洗头5、气动马达及压力控制阀6、装有辅助转动气动马达的驱动轮7、带定位销的复合驱动气缸8、定位驱动和高压清洗头的方向控制机构9、加热管10。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明所述的列管式换热器的自动清洗装置，包括固定座1、锁紧机构2、支架锁紧螺母3、滑轨支架4、高压水清洗管及高压清洗头5、气动马达及压力控制阀6、带有辅助转动气动马达的驱动轮7、带定位销的复合驱动气缸8、定位驱动和高压清洗头的方向控制机构9以及加热管10，具体结构和连接关系为：
所述列管式换热器由若干根以相同的螺矩P、相同的间隔D均布在阿基米德螺旋线上的加热管10组成，加热管10按阿基米德螺旋线有序排列，进口N1与阿基米德螺旋线外加热管相切，使加热蒸汽进入换热器进行热交换时会自然形成旋涡流，
所述自动清洗装置的带定位销的复合驱动气缸8定位在第一根加热管10的管口上，高压水清洗管及高压清洗头5与气动马达及压力控制阀6连接，装有辅助转动气动马达的驱动轮7安装在滑轨支架4一端，锁紧机构2安装在固定座1上，锁紧机构2通过支架锁紧螺母3固定在滑轨支架4的另一端，固定座1固定在中央降液管的中心位置，带定位销的复合驱动气缸8与定位驱动和高压清洗头的方向控制机构9连接，带定位销的复合驱动气缸8带动定位驱动和高压清洗对的方向控制机构9，实现高压清洗头的方向角度调节。
所述加热管10的直径为38mm～42mm。
每根加热管两端胀管器内倒30度角。
通过改变螺旋线圈数，也就是螺旋线长度，即得到一系列规格大小的列管式换热器，如图2所示单根阿基米德螺旋排列列管式换热器管示意图和图3两根阿基米德螺旋排列列管式换热器管示意图，能在有限的空间中获得最大限度的换热面积，排列效果如图4所示。
由于阿基米德螺旋的特性，在一定直径内图1中的D值会有变化，但在直径300mm时，D值变化不到0.1mm，可以忽略不计。特别是列管式换热器中一般中间会有一个直径为500mm～600mm的降液管，故均视为两加热管的间隔D值为恒定。
如图5所示，加热管按阿基米德螺旋线有序排列，蒸汽进、出管呈90度夹角布置，要求进口N1须与阿基米德螺旋线外加热管相切，使加热蒸汽进入换热器进行热交换时会自然形成旋涡流，避免了以往出现的紊流现象，并且小液滴快速积聚在中央降的液管表面，加快形成冷凝水的时间，大大提高换热效率。
工作原理及过程
如图6所示，将固定座1安装到换热器中央降液管中心位置，将锁紧机构2锁紧后装入整体自动清洗装置支架，再用支架锁紧螺母3锁紧即完成安装。
先将带定位销的复合驱动气缸8定位到换热器外端第1根加热管口，打开气动阀，将带定位销的复合驱动气缸8下面的定位销定位锁紧，开始清洗。气动马达及压力控制阀6驱动高压水清洗管及高压清洗头5下、上往复运动一次，完成一根加热管清洗。紧接着带定位销的复合驱动气缸8利用加热管口定位，将螺旋线上的均布管口当成轨道行走，同时在带有辅助转动气动马达的驱动轮7辅助下，准确快速到达下一管口，在带定位销的复合驱动气缸8下面的定位销定位锁紧后进行清洗动作，如此反复。按螺旋线顺时针从外到内依次清洗，中途无需人工值守。
清洗过程中清洗头5遇到因有些加热管泄露后封死而形成盲管时，下压力会增大，达到压力值时压力控制阀气动马达6反转，避开盲管并再到下一目标管口。
由于每根加热管间隔、距离一致，利用管口定位配合气动元件驱动，管口定位准确可靠，遇到盲管能自动避开，清洗方便且可以从任一管位开始清洗。
从换热器外到中央清洗时，由于弧度的变化，两管位置存在小小的角度偏差，带定位销的复合驱动气缸8带动定位驱动和高压清洗头的方向控制机构9，实现高压清洗头5的方向角度调节。
清洗到中央最后一根加热管时，碰到限位块，气体吹响蜂鸣器提示工作结束。
Claims (4)
1.一种列管式换热器自动清洗装置，包括固定座、锁紧机构、支架锁紧螺母、滑轨支架、高压水清洗管及高压清洗头、气动马达及压力控制阀、装有辅助转动气动马达的驱动轮、带定位销的复合驱动气缸、定位驱动和高压清洗头的方向控制机构以及加热管，其特征在于，具体结构和连接关系为：
所述列管式换热器由若干根以相同的螺矩P、相同的间隔D均布在阿基米德螺旋线上的加热管组成，加热管按阿基米德螺旋线有序排列，进口N1与阿基米德螺旋线外加热管相切，使加热蒸汽进入换热器进行热交换时会自然形成旋涡流，
所述自动清洗装置的带定位销的复合驱动气缸定位在第一根加热管的管口上，高压水清洗管及高压清洗头与气动马达及压力控制阀连接，装有辅助转动气动马达的驱动轮安装在滑轨支架一端，锁紧机构安装在固定座上，锁紧机构通过支架锁紧螺母固定在滑轨支架的另一端，固定座固定在中央降液管的中心位置，带定位销的复合驱动气缸与定位驱动和高压清洗头的方向控制机构连接，带定位销的复合驱动气缸带动定位驱动和高压清洗- 头的方向控制机构，实现高压清洗头的方向角度调节。
2.根据权利要求1所述的列管式换热器自动清洗装置，其特征在于，所述加热管的直径为38mm～42mm。
3.根据权利要求1所述的列管式换热器自动清洗装置，其特征在于，每根加热管两端胀管器内倒30度角。
4.根据权利要求1所述的列管式换热器自动清洗装置，其特征在于，所述加热管为双螺旋线排列，匹配相应的自动清洗装置。
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