CN110793383A - 一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机 - Google Patents
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Abstract
一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机,由斜端面的椭圆轴承、塑胶减速件、清洗螺旋、钩头轴、管口机架组成。椭圆轴承的Dmax/Dmin=(0.5~0.7)。椭圆轴承的端面是斜端面结构,半周等斜度上坡,半周等斜度下坡,最高点F和最低点G之间的高差δH为2~18mm。塑胶减速件设置在椭圆轴承下坡半周的外侧。这种往复慢转螺旋自动清洗机,强化了清洗硬垢软垢的能力,又杜绝清洗螺旋发生磨损的可能性,对流传热强化功能好,阻力低,结构简单,可靠性高,使用寿命长,广泛适用于高中低流速和换热管内径8~30mm的列管换热器,尤其适合要求长年连续生产的换热器和换热管直径比较小的润滑油水冷器和压缩空气水冷器。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机。它适用于列管式结构的各种换热器(如水冷器、冷凝器、结晶器等)的污垢自动清洗和对流传热强化。能够广泛适用于管内含硬垢的沉积性水垢卧式列管水冷器、结晶速度不是太快的结晶盐换热器、石化行业管外传热系数不是太高的有机蒸汽冷凝器,以及小直径换热管的润滑油水冷器和压缩空气水冷器。
背景技术
文献(自动旋转螺旋线传热技术的试验研究,化工装备技术,1997,N5,P4~8)和中国专利ZL91213000.8《一种换热管内钢丝螺旋线除垢防垢及其传热强化技术》,都介绍了钢丝螺旋在管内传热液体流动能的带动下自转,能够对换热管内壁的硬垢软垢,有在线、自动、连续清洗防垢的功能;并且由于钢丝螺旋的导流作用使液体作螺旋线流动和钢丝螺旋对管内边界层有扰动作用,使管内的对流传热也得到强化。但是,由于自转钢丝螺旋与换热管壁之间的旋转磨损问题,而无法得以推广应用。
虽然中国专利ZL95110822.8(自转塑料扭带高效传热设备),解决了自转清洗钢丝螺旋与换热管壁之间的磨损问题,但是几乎完全失去能够清洗硬垢的最重要的功能,不能满足大多数换热器污垢自动清洗的基本要求,只能在几乎完全没有硬垢的水冷器的小范围应用。
发明内容
本发明同时针对钢丝螺旋线除垢技术的磨损问题和自转塑料扭带的无硬垢自动清洗能力问题,提出了一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机。运行时,换热管内液流带动清洗螺旋就能够实现轴向往复运动清洗,又缓慢自转清洗防止磨损。这种往复慢转螺旋自动清洗机,强化了清洗螺旋清洗硬垢的能力,又能够可靠地防止清洗螺旋发生磨损,并且对流传热强化功能好,阻力又低,结构简单,可靠性高,使用寿命长,可广泛地适用于高中低流速和换热管内径8~30mm的列管换热器,尤其适合要求长年连续生产的换热器和换热管直径小的润滑油水冷器和压缩空气水冷器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机,主要零部件有椭圆轴承、钩头轴、塑胶减速件、清洗螺旋、管口轴承架、换热管。这种往复慢转螺旋自动清洗机安装固定在换热管的入口端管口。
椭圆轴承的外周大直径Dmax与换热管内径基本相同,外周小直径Dmin为(0.5~0.7)Dmax,换热管内径Di愈大,系数的取值愈低。椭圆轴承的结构优点的主要在于,钩头轴在靠近斜端面的小直径(Dmin)段的摩擦力半径小,摩擦阻力矩成比例地小,自动清洗缓慢自转不容易被卡死,即使可能发生停转后,也容易恢复继续自转。靠近斜端面大直径(Dmax)段的摩擦力半径大,能够比小直径Dmin大一倍,摩擦阻力矩也就相应地增大一倍,很有利于清洗螺旋的大幅度减速,直到缓慢自转状态。椭圆端面轴承的磨损余量H4按使用设计寿命要求选取。椭圆轴承结构的另一优点,是钩头轴与斜端面之间接触的摩擦磨损范围变大,不像传统结构园截面轴承那样接触处始终不变,分散了钩头轴的接触磨损范围,能够成倍地延长钩头轴的使用寿命。
椭圆轴承采用斜端面结构,半周等斜度上坡,半周等斜度下坡,最高点F和最低点G之间的高差为δH,取值范围2~18mm,换热管的内径和管内液体流速的乘积愈大,δH的设计取值就愈大。斜端面的首要功能是带动清洗螺旋产生往复运动,增强污垢清洗能力,提高清洗均匀性;功能之二是简便有效的减低清洗螺旋转速,可靠的防止发生磨损。
塑胶减速件选用摩擦系数比较大又耐磨的橡塑材料制造。塑胶减速件的结构有圆截面塑胶条和塑胶丝两种,较大直径的换热管采用塑胶条,较小直径的换热管采用塑胶丝。塑胶减速件设置在椭圆轴承下坡半周转速会较高的方位处的外侧,并且按转速变化幅度较小,不容易卡停的原则排布。每个椭圆轴承设计有塑胶减速件1~3个,换热管的内径和管内的流速的乘积愈大,插装的塑胶件个数也就愈多。塑胶减速件的插装孔结构是,插装孔底段的孔径较小,采用粘胶固定塑胶减速件,插装孔径上段的直径比塑胶减速件大1~5mm,以便塑胶减速件可以在插装孔内有点晃动,避免钩头轴端的钩头旋转时被卡死不转。塑胶丝直径0.3~1.0mm,一个插装孔内可以插装多条塑胶丝,便于清洗螺旋按实际转速需要进行精准调节。实际插装塑胶丝的条数,取决于换热管内径和流速乘积大大小,以不发生清洗螺旋磨损的转速为原则,并且以每分钟50~90的转速为佳。
管口轴承架底盘的钩头轴孔直径D2只需比清洗螺旋的钢丝直径大0.01mm以上即可,轴承毂的厚度H3要求大于清洗螺旋钢丝直径的5倍以上,以减少清洗螺旋的钩头轴的旋转偏斜。直径较大的换热管的管口轴承架底盘上开设有通流孔。管口轴承架的入流窗口的高度H2要求为换热管内径的(1.0~1.5)倍,换热管内流速愈大,系数取值就愈高。管口轴承架的插管段的高度H1要求为换热管内径的(1.4~2.5)倍,换热管内径愈大,系数取值就愈低。
清洗螺旋选用金属钢丝制造。钢丝直径0.8~2.0mm,主要依据换热管内径大小选择,满足刚度需要即可。清洗螺旋的外径与换热管内径之间的直径间隙为1.5~8.0mm,间隙大小与换热管内径大小为一致性关系。清洗螺旋的螺距为换热管内径的(1.2~2.0)倍,系数大小与换热管内的流速高低按一致性原则选取。清洗螺旋的钩头轴就用清洗螺旋的同一钢丝,外套不锈钢毛细管,这种结构制造简单,又可以增大钩头轴的钩头部分的外径,有助于延长椭圆轴承斜端面的磨损寿命。
附图说明
图1是本发明的一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机方案图。
图2是轴承斜端面高度的圆周角展开图
图3是椭圆端面轴承的俯视图
图4是塑胶减速减插装孔结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明作进一步详细描述。
图中的 1斜端面 2椭圆轴承 3钩头轴 4塑胶减速件 5轴承架底盘 6管口轴承架7入流窗口 8插管段 9清洗螺旋 10换热管 11管板 12轴承毂 13插装孔 14通流孔 15插装孔上段 16插装孔底段
一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机,主要零部件有椭圆轴承2、钩头轴3、塑胶减速件4、清洗螺旋9、管口轴承架6、换热管10。这种往复慢转螺旋自动清洗机安装固定在换热管10的入口端管口。
椭圆轴承2的外周大直径Dmax与换热管10内径基本相同,外周小直径Dmin为(0.5~0.7)Dmax,换热管10内径Di愈大,系数的取值愈低。椭圆轴承2的结构优点的主要在于,钩头轴3在靠近斜端面1的小直径(Dmin)段的摩擦力半径小,摩擦阻力矩成比例地小,自动清洗缓慢自转不容易被卡死,即使可能发生停转后,也容易恢复继续自转。靠近斜端面1大直径(Dmax)段的摩擦力半径大,能够比小直径Dmin大一倍,摩擦阻力矩也就相应地增大一倍,很有利于清洗螺旋9的大幅度减速,直到缓慢自转状态。椭圆轴承2的磨损余量H4按使用设计寿命要求选取。椭圆轴承2结构的的另一好处,是钩头轴3与斜端面1之间接触的摩擦磨损范围变大,不像传统结构园截面轴承那样接触处始终不变,分散了钩头轴3的接触磨损范围,能够成倍地延长钩头轴3的使用寿命。
椭圆轴承2采用斜端面结构,半周等斜度上坡,半周等斜度下坡,最高点F和最低点G之间的高差为δH,取值范围2~18mm,换热管10的内径和管内液体流速的乘积愈大,δH的设计取值就愈大。斜端面1的首要功能是带动清洗螺旋9产生往复运动,增强污垢清洗能力,提高清洗均匀性,功能之二是简便有效的减低清洗螺旋9的转速,可靠的防止发生磨损。
塑胶减速件4选用摩擦系数比较大又耐磨的橡塑材料制造。塑胶减速件4的结构有圆截面塑胶条和塑胶丝两种,较大直径的换热管10采用塑胶条,较小直径的换热管10采用塑胶丝。塑胶减速件4设置在椭圆轴承2下坡半周转速会比较高的方位处的外侧,并且按转速变化幅度较小,不容易卡停的原则排布。每个椭圆轴承2设计有塑胶减速件1~3个,换热管10的内径和管内的流速的乘积愈大,插装的塑胶件4个数也就愈多。塑胶减速件4的插装孔13结构是,插装孔底段16的孔径较小,采用粘胶固定塑胶减速件4,插装孔上段15孔径比塑胶减速件4大1~5mm,以便塑胶减速件4可以在插装孔13内有点晃动,避免钩头轴端的钩头旋转时被卡死不转。塑胶丝直径0.3~1.0mm,一个插装孔13内可以插装多条塑胶丝,便于清洗螺旋9按实际转速需要进行精准调节。实际插装塑胶丝的条数,取决于换热管10内径和流速乘积大大小,以清洗螺旋9不发生磨损的转速为原则,并且以每分钟50~90的转速为佳。
管口轴承架6底盘的钩头轴3孔直径D2只需比清洗螺旋9的钢丝直径大0.01mm以上即可,轴承毂12的厚度H3要求大于清洗螺旋9钢丝直径的5倍以上,以减少清洗螺旋9的钩头轴3的旋转偏斜。直径较大的换热管10的管口轴承架6底盘上开设有通流孔12。管口轴承架6的入流窗口7的高度H2要求为换热管10内径的(1.0~1.5)倍,换热管10内流速愈大,系数取值就愈高。管口轴承架6的插管段8的高度H1要求为换热管10内径的(1.4~2.5)倍,换热管10内径愈大,系数取值就愈低。
清洗螺旋9选用金属钢丝制造。钢丝直径0.8~2.0mm,主要依据换热管10内径大小选择,满足刚度需要即可。清洗螺旋9的外径与换热管10内径之间的直径间隙为1.5~8.0mm,间隙大小与换热管10内径大小为一致性关系。清洗螺旋9的螺距为换热管10内径的(1.2~2.0)倍,系数大小与换热管10内的流速高低按一致性原则选取。清洗螺旋9的钩头轴3就用清洗螺旋9的同一钢丝,外套不锈钢毛细管,这种结构制造简单,又可以增大钩头轴3的钩头部分的外径,有助于延长椭圆轴承2的斜端面1磨损寿命。
Claims (3)
1.一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机,主要有椭圆轴承(2)、塑胶减速件(4)、清洗螺旋(9)、钩头轴(3)、管口轴承架(6)、换热管(10),其特征是:椭圆轴承(2)外周大直径Dmax与换热管(10)内径接近,外周小直径Dmin为(0.5~0.7)Dmax,换热管(10)内径Di愈大,系数的取值愈低;椭圆轴承(2)的端面采用斜端面结构,半周等斜度上坡,半周等斜度下坡,最高点F和最低点G之间的高差为δH,取值范围2~18mm,换热管(10)内径和管内液体流速的乘积愈大,δH的设计取值就愈大;塑胶减速件(4)设置在椭圆轴承(2)下坡半周转速会较高的方位处的外侧,每个椭圆轴承(2)可以配置有塑胶减速件(4)1~3个,换热管(10)的内径和管内的流速的乘积愈大,插装的塑胶减速件(4)的个数也就愈多;塑胶减速件(4)的结构有圆截面塑胶条和塑胶丝两种,较大直径换热管(10)采用塑胶条,小直径换热管(10)采用塑胶丝;塑胶减速件(4)的插装孔(13)结构是,插装孔底段(16)的孔径较小,采用粘胶固定,插装孔上段(15)的孔径较大,比塑胶减速件(4)大1~5mm,以便塑胶减速件(4)能够在插装孔(13)内有点晃动,防止钩头轴(3)端的钩头旋转时被卡死。
2.根据权利要求1的一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机,其特征是,清洗螺旋(9)的钩头轴(3)就用清洗螺旋(9)同一钢丝制造,外套不锈钢毛细管,这种结构制造最简单,便于增大钩头轴(3)的钩头部分的外径,有助于延长椭圆轴承(2)斜端面(1)的磨损寿命。
3.根据权利要求1的一种换热管内的往复慢转螺旋自动清洗机,其特征是塑胶减速件(4)的塑胶丝直径0.3~1.0mm,同一个插装孔(13)内可以插装多条的塑胶丝,便于按清洗螺旋(9)实际转速需要进行精准调节,实际插装塑胶丝的条数,取决于换热管(10)内径和流速乘积的大小,以防止清洗螺旋(9)发生磨损的转速为原则,并且以每分钟50~90的转速为佳。
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