CN113405377B - 一种船用柴油机的组合式热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用柴油机的组合式热交换器，包括换热壳，其特征在于：所述换热壳的底端焊接有两个支撑座，所述换热壳的左端上下侧分别焊接有进水口和出水口，所述进水口和出水口的一端均通过管路连接有泵机，所述换热壳的左段位于进水口和出水口的右侧分别焊接有进气管和出气管，所述换热壳的内部左端焊接有隔板，所述换热壳的内部焊接有固定板，所述换热壳的内部设置有换热管一和换热管二，所述换热管一和换热管二为U型，所述换热管一和换热管二的两端均与固定板滑动连接，所述换热壳的内壁与隔板的上下两端面上均焊接有若干挡气板，本发明，具有保证换热效率并且减少水垢产生便于清洗换热管的特点。

Description

一种船用柴油机的组合式热交换器

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体为一种船用柴油机的组合式热交换器。

背景技术

混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式减少了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率，故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器。

而现有的组合式热交换器换热效率不可调，实用性差；同时现有的组合式热交换器长时间使用后换热管内会产生较多的水垢，难以清洗。因此，设计保证换热效率并且减少水垢产生便于清洗换热管的一种船用柴油机的组合式热交换器是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用柴油机的组合式热交换器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种船用柴油机的组合式热交换器，包括换热壳，其特征在于：所述换热壳的底端焊接有两个支撑座，所述换热壳的左端上下侧分别焊接有进水口和出水口，所述进水口和出水口的一端均通过管路连接有泵机，所述换热壳的左段位于进水口和出水口的右侧分别焊接有进气管和出气管。

根据上述技术方案，所述换热壳的内部左端焊接有隔板，所述换热壳的内部焊接有固定板，所述换热壳的内部设置有换热管一和换热管二，所述换热管一和换热管二为U型，所述换热管一和换热管二的两端均与固定板滑动连接，所述换热壳的内壁与隔板的上下两端面上均焊接有若干挡气板，每两个所述挡气板之间均设置有两块备用板，所述换热管一和换热管二贯穿挡气板与挡气板滑动连接。

根据上述技术方案，所述进水口的右端通过管路连接有抽吸机，所述换热壳的内部固定有若干水箱，所述抽吸机的一端通过管路连接在最靠近进水口的水箱的顶端，每两个所述水箱之间均套接有连接管，每一个所述水箱的右端均通过管路与备用板连接，所述备用板为多节套接式。

根据上述技术方案，所述进水口的内侧焊接有两块连接板，两块连接板相对的一侧均轴承连接有触水板，所述连接板靠近触水板的一侧固定有气囊一，所述气囊一的内部设置有氢气，两个所述气囊一的一端均套接有汇总管，所述汇总管的右端套接有分气管，所述分气管的右端套接有若干短管，若干所述水箱的内部底端均焊接有锥形口，所述锥形口的内侧设置有气囊二，所述短管与气囊二管路连接，所述分气管分为若干节，每两个所述水箱之间为一节，每一节所述分气管与连接管的内部均轴承连接有转轴，所述转轴上固定有圆形磁块，两块所述圆形磁块的直径分别与分气管和连接管的内径相同。

根据上述技术方案，所述换热壳的左端设置有弧形管道，所述弧形管道的一端与出水口套接，所述弧形管道的另一端与换热壳的左端位于隔板的下方套接，所述出水口的内侧焊接有拦网一，所述单向阀一的左侧下方位于弧形管道上开设有若干滤孔，所述换热壳的左端上方位于若干滤孔的下方焊接有梯形回水口，所述换热管一内滑动连接有去垢球，所述梯形回水口以及弧形管道与出水口连接处均设置有单向阀一。

根据上述技术方案，所述弧形管道与换热壳左端位于隔板的下方套接的端口贯穿换热壳，所述换热壳的内部位于隔板的下方设置有网状板，所述网状板上开设有若干网眼，所述网状板分为上中下三部分，上下两部分所述网状板的右端焊接在固定板上位于换热管一和换热管二一端的上下侧，中间部分所述网状板焊接在固定板上位于换热管一和换热管二之间，三部分所述网状板的左端均与弧形管道的一端连接。

根据上述技术方案，所述三部分所述网状板的左端与弧形管道连接处设置有分离板，所述分离板的内部开设有不规则滑槽，所述不规则滑槽的中央轴承连接有三角块，所述分离板的底端两侧开设有两条滑道，两条所述滑道内均设置有单向阀二，两条所述滑道分别与三部分网状板之间的间隙连接。

根据上述技术方案，所述弧形管道的内部焊接有引导板，所述弧形管道的左侧焊接有引导管，所述弧形管道靠近引导管的一侧固定有备用箱，所述备用箱的中央轴承连接有转盘，所述转盘上均匀开设有三个凹槽，其中两个所述凹槽内滑动连接有备用球，所述备用箱的顶端和右端分别开设有缺口一、缺口二，所述缺口一、缺口二、凹槽的大小相同，去垢球的直径大于凹槽。

根据上述技术方案，所述去垢球的材质为橡胶。

根据上述技术方案，所述换热壳分为左右两部分，左右两部分换热壳螺纹啮合，所述换热管一和换热管二均分为三部分，三部分所述换热管一和换热管二之间通过螺纹啮合。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过设置有若干备用板、水箱、触水板等部件，实现了当导入换热壳内的冷水流速变化时，此时导入的热蒸汽量不变，将若干备用板伸出，增加热蒸汽在换热壳内的停留时间，保证换热效率，通过设置有去垢球、弧形管道、网状板、等部件，实现了在进行换热的过程中，去垢球不断与换热管内壁接触，对水垢进行去除，且利用分离板及其内部部件实现利用一个去垢球满足多个换热管的清洗。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的换热壳正面剖视结构示意图；

图2是本发明的换热壳正面立体剖视结构示意图；

图3是本发明的进水口以及若干备用板的工作原理连接示意图；

图4是本发明的分气管、连接管内部部件部分立体结构示意图；

图5是本发明的弧形管道与换热壳的连接正面剖视结构示意图；

图6是本发明的分离板与网状板连接示意图；

图7是本发明的弧形管道内部部件正面剖视结构示意图；

图中：1、换热壳；2、换热管一；3、换热管二；4、固定板；5、挡气板；6、隔板；7、进水口；71、连接板；72、触水板；73、气囊一；74、汇总管；76、分气管；77、水箱；78、气囊二；79、连接管；8、出水口；11、弧形管道；111、引导板；112、引导管；113、备用箱；114、转盘；115、备用球；12、梯形回水口；13、拦网一；14、分离板；141、三角块；15、网状板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供技术方案：一种船用柴油机的组合式热交换器，包括换热壳1，其特征在于：换热壳1的底端焊接有两个支撑座，换热壳1的左端上下侧分别焊接有进水口7和出水口8，进水口7和出水口8的一端均通过管路连接有泵机，换热壳1的左段位于进水口7和出水口8的右侧分别焊接有进气管和出气管；由图1可知，将装置置于船上，以支撑座固定，启动两泵机，将冷水从进水口导入，同时将热蒸汽从进气管内导入，热蒸汽与冷水在换热壳内部进行换热，最终热水从出水口导出，换热完的蒸汽从出气口导出。

换热壳1的内部左端焊接有隔板6，换热壳1的内部焊接有固定板4，换热壳1的内部设置有换热管一2和换热管二3，换热管一2和换热管二3为U型，换热管一2和换热管二3的两端均与固定板4滑动连接，换热壳1的内壁与隔板6的上下两端面上均焊接有若干挡气板5，每两个挡气板5之间均设置有两块备用板，换热管一2和换热管二3贯穿挡气板5与挡气板5滑动连接；如图1，冷水从进水口导入，由于隔板的阻挡，冷水进入换热管一和换热管二内进行流通，热蒸汽从进气口导入，由图1可知，若干挡气板的分部，在换热壳内从正面看为一上一下分布，即第一块挡气板与换热壳内壁顶端固定，第二块挡气板与隔板固定，以此类推，图1中曲线为蒸汽的流通路线，直线为冷水流通路线，二者相对流通，使得热蒸汽充分与冷水接触进行换热，同时利用呈上下分布的挡气板，使得热蒸汽在换热壳内流动停留的时间增加，以做到提高换热效率，同时由于存在两根换热管，利于热蒸汽与两根换热管充分接触进行换热。

进水口7的右端通过管路连接有抽吸机，换热壳1的内部固定有若干水箱77，抽吸机的一端通过管路连接在最靠近进水口7的水箱77的顶端，每两个水箱77之间均套接有连接管79，每一个水箱77的右端均通过管路与备用板连接，备用板为多节套接式；当通过进水口朝向换热壳内导入冷水时，启动抽吸机，将一部分冷水抽出，通过管路导入最靠近进水口的水箱内，水箱内冲水后通过管路导入备用板内，由于备用板为多节套接式，当备用板内冲水后，备用板被伸长，如图3中换热壳内虚线部分所示，通过设置由若干水箱以及备用板，在导入冷水进入换热管内进行换热时，伸出备用板，使得热蒸汽在换热壳内停留的时间增加，完全将其中的热量传递给导热管内的冷水进行换热，提高了换热效率。

进水口7的内侧焊接有两块连接板71，两块连接板71相对的一侧均轴承连接有触水板72，连接板71靠近触水板72的一侧固定有气囊一73，所述气囊一73的内部设置有氢气，两个气囊一73的一端均套接有汇总管74，汇总管74的右端套接有分气管76，分气管76的右端套接有若干短管，若干水箱77的内部底端均焊接有锥形口，锥形口的内侧设置有气囊二78，短管与气囊二78管路连接，分气管76分为若干节，每两个水箱77之间为一节，每一节分气管76与连接管79的内部均轴承连接有转轴，转轴上固定有圆形磁块，两块圆形磁块的直径分别与分气管76和连接管79的内径相同；由上述步骤可知，当冷水进入进水口内后，率先与触水板接触，对触水板产生挤压，出水板挤压气囊一，将气囊一内的氢气被挤压进入汇总管内，进入汇总管右侧套接的分气管内，通过短管进入最靠近进水口的水箱内的气囊二中，在气囊二未充气前，最靠近进水口的水箱内进水后无法通过锥形口进入下一个水箱，即此时只能伸出一个备用板，增加很短的热蒸汽停留时间，当气囊二充气后在水箱内上浮，锥形口被打开，水箱内的水进入连接管内，撞击连接管内的圆形磁块，如图4，连接管内的圆形磁块被撞击围绕转轴旋转后，通过磁性物质的特性，使得分气管内的圆形磁块也围绕转轴旋转，分气管内圆形磁块原本刚好堵塞分气管，使得氢气无法进入下面的气囊二内，当分气管内的圆形磁块被推动发生旋转后，氢气可流通进入下一个气囊二内，如此反复，不断伸出备用板，该步骤实现了针对当前进入进水口内的冷水流速，若流速大，则大量氢气被挤出，多数气囊二可膨胀，多数备用板伸出，若水流流速小，则少量备用板伸出，针对流速大，伸出较多备用板，使得热蒸汽停留时间增加，满足换热需要，保证换热效率，针对流速小，伸出较少的备用板，满足换热需要的同时，节省备用板的使用。

换热壳1的左端设置有弧形管道11，弧形管道11的一端与出水口8套接，弧形管道11的另一端与换热壳1的左端位于隔板6的下方套接，出水口8的内侧焊接有拦网一13，单向阀一的左侧下方位于弧形管道11上开设有若干滤孔，换热壳1的左端上方位于若干滤孔的下方焊接有梯形回水口12，换热管一2内滑动连接有去垢球，梯形回水口12以及弧形管道11与出水口8连接处均设置有单向阀一；由上述步骤可知，当进水口内的水进入换热管一、二内进行换热的过程中，换热管内的去垢球跟随水流一同移动，从换热管靠近进水口的一端进入，从换热管靠近出水口的一端排出，由图5可知，出水口一端的泵机启动不断将换热完毕的热水抽出，抽吸力带动去垢球上移，而出水口内焊接有倾斜安装的拦网一，则去垢球沿着倾斜的拦网一上移，推开单向阀一，进入弧形管道内，当单向阀一打开时若有少量的热水一同流出，则通过弧形管道上开设的若干滤孔进入梯形回水口，推开梯形回水口下端的单向阀一回流至换热壳内，而去垢球则通过弧形管道重新进入换热壳内位于隔板下方，如此反复，该步骤实现了在日常利用换热壳进行换热的过程中，不断利用去垢球在换热管内进行传输，阻值水垢的产生，无需后期等到水垢堆积，导致出水量减少后才进行停机除垢。

弧形管道11与换热壳1左端位于隔板6的下方套接的端口贯穿换热壳1，换热壳1的内部位于隔板6的下方设置有网状板15，网状板15上开设有若干网眼，网状板15分为上中下三部分，上下两部分网状板15的右端焊接在固定板4上位于换热管一2和换热管二3一端的上下侧，中间部分网状板15焊接在固定板4上位于换热管一2和换热管二3之间，三部分网状板15的左端均与弧形管道11的一端连接；由上述步骤可知，当去垢球穿过弧形管道进入换热壳内位于隔板下方时，由于网状板的存在，则去垢球可随机进入换热管一或者换热管二，对上述步骤做出优化，通过三部分组成的网状板形成的两个通道对去垢球进行导向，避免从进水口进入的冷水冲击较大，无法保证去垢球稳定进入换热管。

三部分网状板15的左端与弧形管道11连接处设置有分离板14，分离板14的内部开设有不规则滑槽，不规则滑槽的中央轴承连接有三角块141，分离板14的底端两侧开设有两条滑道，两条滑道内均设置有单向阀二，两条滑道分别与三部分网状板15之间的间隙连接；如图6，去垢球在弧形管道内滑动，在其进入换热壳内位于隔板下方的部分前，率先通过分离板顶端的不规则滑槽进入分离板内，图6为分离板内三角块的初始位置，此时去垢球从分离板顶端进入，沿着三角块右侧斜边滚动，进入右侧的管道，进入图6中上、中两块网状板之间的间隙内，最终导入换热管二内进行除垢，而当去垢球再三角块右侧斜板滚动的过程中，当其与三角块右侧斜边底端接触时，对右侧斜边底端产生冲击，使得三角块在分离板中进行旋转，旋转后的三角块堵塞右侧管路，导通左侧管路，则当去垢球再次从分离板顶端进入时，只得从左侧管路导出，进入中、下两块网状板之间的间隙，最终进入换热管一内，对换热管一进行除垢，该步骤对上述步骤做出优化，实现了逐次对两换热管进行除垢，保证除垢均匀，不会出现某一换热管内水垢较多，另一个换热管内水垢较少的情况。

弧形管道11的内部焊接有引导板111，弧形管道11的左侧焊接有引导管112，弧形管道11靠近引导管112的一侧固定有备用箱113，备用箱113的中央轴承连接有转盘114，转盘114上均匀开设有三个凹槽，其中两个凹槽内滑动连接有备用球115，备用箱113的顶端和右端分别开设有缺口一、缺口二，缺口一、缺口二、凹槽的大小相同，去垢球的直径大于凹槽；由上述步骤可知，当去垢球在弧形管道内滚动时，被引导板所阻拦，进入引导管内，如图7所示，实线箭头为去垢球移动路线，虚线为备用球移动路线，渠沟球进入引导管内时，率先与备用箱内转盘顶端的凹槽接触，若此时去垢球无磨损，则去垢球的移动过路线为图6中实线所示，进行移动，从引导管内重新回到弧形管道内进入换热壳中，若去垢球在换热管中传输清理水垢，与水垢或换热管内壁摩擦导致去垢球产生磨损，当去垢球的磨损程度较大导致去垢球的直径小于凹槽时，此时受磨损的去垢球被引导板拦截进入引导管内，掉落至凹槽中，由于引导板为倾斜安装，则去垢球掉入凹槽内后具有朝向左下方的冲击力，带动转盘在备用箱内进行旋转，右侧备用球旋转至备用箱右侧的缺口二处时从缺口二中滚出，进入弧形管道内，通过弧形管道进入换热壳内位于隔板的下方，继续进行除垢，该步骤实现了当去垢球在长时间使用下出现较大磨损时，自行对受磨损的去垢球进行回收，并重新补充新的备用球进行除垢，无需停机更换。

去垢球的材质为橡胶；橡胶具有一定的耐磨性，提高去垢球的使用寿命。

换热壳1分为左右两部分，左右两部分换热壳1螺纹啮合，换热管一2和换热管二3均分为三部分，三部分换热管一2和换热管二3之间通过螺纹啮合；如图1中换热壳右端所示，换热壳右端可旋转拆卸，若长时间使用后，需要更换换热管，则可旋转换热管一、二的直线部分，将直线部分与弧形部分分离进行拆卸对换热管进行更换。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种船用柴油机的组合式热交换器，包括换热壳（1），其特征在于：所述换热壳（1）的底端焊接有两个支撑座，所述换热壳（1）的左端上下侧分别焊接有进水口（7）和出水口（8），所述进水口（7）和出水口（8）的一端均通过管路连接有泵机，所述换热壳（1）的左段位于进水口（7）和出水口（8）的右侧分别焊接有进气管和出气管，所述换热壳（1）的内部左端焊接有隔板（6），所述换热壳（1）的内部焊接有固定板（4），所述换热壳（1）的内部设置有换热管一（2）和换热管二（3），所述换热管一（2）和换热管二（3）为U型，所述换热管一（2）和换热管二（3）的两端均与固定板（4）滑动连接，所述换热壳（1）的内壁与隔板（6）的上下两端面上均焊接有若干挡气板（5），每两个所述挡气板（5）之间均设置有两块备用板，所述换热管一（2）和换热管二（3）贯穿挡气板（5）与挡气板（5）滑动连接，所述进水口（7）的右端通过管路连接有抽吸机，所述换热壳（1）的内部固定有若干水箱（77），所述抽吸机的一端通过管路连接在最靠近进水口（7）的水箱（77）的顶端，每两个所述水箱（77）之间均套接有连接管（79），每一个所述水箱（77）的右端均通过管路与备用板连接，所述备用板为多节套接式，所述进水口（7）的内侧焊接有两块连接板（71），两块连接板（71）相对的一侧均轴承连接有触水板（72），所述连接板（71）靠近触水板（72）的一侧固定有气囊一（73），所述气囊一（73）的内部设置有氢气，两个所述气囊一（73）的一端均套接有汇总管（74），所述汇总管（74）的右端套接有分气管（76），所述分气管（76）的右端套接有若干短管，若干所述水箱（77）的内部底端均焊接有锥形口，所述锥形口的内侧设置有气囊二（78），所述短管与气囊二（78）管路连接，所述分气管（76）分为若干节，每两个所述水箱（77）之间为一节，每一节所述分气管（76）与连接管（79）的内部均轴承连接有转轴，所述转轴上固定有圆形磁块，两块所述圆形磁块的直径分别与分气管（76）和连接管（79）的内径相同。

2.根据权利要求1所述的一种船用柴油机的组合式热交换器，其特征在于：所述换热壳（1）的左端设置有弧形管道（11），所述弧形管道（11）的一端与出水口（8）套接，所述弧形管道（11）与出水口（8）连接处设置有单向阀一，所述弧形管道（11）的另一端与换热壳（1）的左端位于隔板（6）的下方套接，所述出水口（8）的内侧焊接有拦网一（13），所述单向阀一的左侧下方位于弧形管道（11）上开设有若干滤孔，所述换热壳（1）的左端上方位于若干滤孔的下方焊接有梯形回水口（12），所述换热管一（2）内滑动连接有去垢球，所述梯形回水口（12）以及弧形管道（11）与出水口（8）连接处均设置有单向阀一。

3.根据权利要求2所述的一种船用柴油机的组合式热交换器，其特征在于：所述弧形管道（11）与换热壳（1）左端位于隔板（6）的下方套接的端口贯穿换热壳（1），所述换热壳（1）的内部位于隔板（6）的下方设置有网状板（15），所述网状板（15）上开设有若干网眼，所述网状板（15）分为上中下三部分，上下两部分所述网状板（15）的右端焊接在固定板（4）上位于换热管一（2）和换热管二（3）一端的上下侧，中间部分所述网状板（15）焊接在固定板（4）上位于换热管一（2）和换热管二（3）之间，三部分所述网状板（15）的左端均与弧形管道（11）的一端连接。

4.根据权利要求3所述的一种船用柴油机的组合式热交换器，其特征在于：三部分所述网状板（15）的左端与弧形管道（11）连接处设置有分离板（14），所述分离板（14）的内部开设有不规则滑槽，所述不规则滑槽的中央轴承连接有三角块（141），所述分离板（14）的底端两侧开设有两条滑道，两条所述滑道内均设置有单向阀二，两条所述滑道分别与三部分网状板（15）之间的间隙连接。

5.根据权利要求4所述的一种船用柴油机的组合式热交换器，其特征在于：所述弧形管道（11）的内部焊接有引导板（111），所述弧形管道（11）的左侧焊接有引导管（112），所述弧形管道（11）靠近引导管（112）的一侧固定有备用箱（113），所述备用箱（113）的中央轴承连接有转盘（114），所述转盘（114）上均匀开设有三个凹槽，其中两个所述凹槽内滑动连接有备用球（115），所述备用箱（113）的顶端和右端分别开设有缺口一、缺口二，所述缺口一、缺口二、凹槽的大小相同，所述去垢球的直径大于凹槽。

6.根据权利要求5所述的一种船用柴油机的组合式热交换器，其特征在于：所述去垢球的材质为橡胶。

7.根据权利要求6所述的一种船用柴油机的组合式热交换器，其特征在于：所述换热壳（1）分为左右两部分，左右两部分换热壳（1）螺纹啮合，所述换热管一（2）和换热管二（3）均分为三部分，三部分所述换热管一（2）和换热管二（3）之间通过螺纹啮合。

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