CN114608357B - 一种不等径连管型管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不等径连管型管壳式换热器，属于管壳式换热器领域，通过采用双通换热管代替现有技术中的线型换热管，并在双通换热管的内部引入清洁绳圈，通过细径管和粗径管的内径差，使进入二者内部的热气流具有不同的流速，从而使得二者内部的局部清洁绳圈受到不同等的推力，朝着固定的方向在双通换热管内部自动进行循环移动，在不影响热气流流动换热的基础上，自动实现了对双通换热管内壁的摩擦清洁，提高双通换热管内壁的清洁度，从而有效保证了细径管和粗径管的换热效果，减小了工作人员的清洗频率和工作量。

Description

一种不等径连管型管壳式换热器

技术领域

本发明涉及管壳式换热器领域，更具体地说，涉及一种不等径连管型管壳式换热器。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，其中按传热原理可分为间壁式换热器(最为广泛的换热器)、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器和复式换热器，其中间壁式换热器又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、板式换热器、双管板换热器(P型换热器)和管壳式换热器(列管式换热器)。

管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，一种在管外流动，管束的壁面即为传热面。

当采用管壳式换热器对含有杂质的热气体进行换热时，热气体在管束内部流动，在长期换热过程中，气体中杂质会不断在管内壁上附着，造成管内壁形成密集的污垢层，不仅影响管束的换热效果，同时增大了清理频率。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种不等径连管型管壳式换热器，它通过采用双通换热管代替现有技术中的线型换热管，并在双通换热管的内部引入清洁绳圈，通过细径管和粗径管的内径差，使进入二者内部的热气流具有不同的流速，从而使得二者内部的局部清洁绳圈受到不同等的推力，朝着固定的方向在双通换热管内部自动进行循环移动，在不影响热气流流动换热的基础上，自动实现了对双通换热管内壁的摩擦清洁，提高双通换热管内壁的清洁度，从而有效保证了细径管和粗径管的换热效果，减小了工作人员的清洗频率和工作量。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种不等径连管型管壳式换热器，包括管壳，所述管壳的外端分别固定连接有进流管和排流管，所述管壳的两端分别连接带有进风管的主管箱和带有出风管的副管箱，所述管壳的内壁固定连接有主管板、副管板和多个折流板，多个所述折流板均匀分布于主管板和副管板之间，所述主管板和副管板之间连接有多个均匀分布的双通换热管，多个所述双通换热管分别贯穿多个折流板并与其固定连接，所述双通换热管包括相互平行分布的细径管和粗径管，所述细径管的两端分别贯穿主管板和副管板并与其固定连接，所述粗径管的两端均固定连接有细管头，一对所述细管头分别贯穿主管板和副管板并与其固定连接，所述细径管和粗径管之间固定连接有一对连通管，所述双通换热管的内部设有清洁绳圈，所述清洁绳圈滑动连接于细径管、粗径管和一对连通管内部。

进一步的，所述细径管、细管头和连通管三者的内圈直径相同，所述粗径管的内圈直径大于细径管的内圈直径。

进一步的，所述清洁绳圈包括无弹性连绳和多个形变软刺球，且多个形变软刺球均匀分布于无弹性连绳的外侧。

进一步的，所述形变软刺球包括网壳，所述网壳的外侧设有柔性网套和多个均匀分布的载体球，所述无弹性连绳贯穿网壳和柔性网套的网孔并滑动连接于其内部，所述载体球的外端固定连接有软刷。

进一步的，所述载体球位于柔性网套和网壳之间，所述软刷穿过柔性网套的网孔并延伸至其外侧。

进一步的，所述网壳的内侧设有一对限位球，所述限位球固定连接于无弹性连绳的外端，且限位球与网壳的内壁相接触，所述限位球的直径大于网壳的网孔孔径。

进一步的，所述载体球的内部固定连接有磁棒，所述磁棒的磁极采用横向分布方式，且多个磁棒的磁极分布方向均相同。

进一步的，在不受外力作用下，所述软刷远离载体球的一端到网壳球心的距离大于粗径管的内圈半径。

进一步的，所述网壳的内圈直径和一对载体球的直径三者之和小于细径管的内圈直径。

进一步的，所述柔性网套采用弹性材料制成，且其在不受外力情况下处于松弛状态。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过采用双通换热管代替现有技术中的线型换热管，并在双通换热管的内部引入清洁绳圈，通过细径管和粗径管的内径差，使进入二者内部的热气流具有不同的流速，从而使得二者内部的局部清洁绳圈受到不同等的推力，朝着固定的方向在双通换热管内部自动进行循环移动，在不影响热气流流动换热的基础上，自动实现了对双通换热管内壁的摩擦清洁，提高双通换热管内壁的清洁度，从而有效保证了细径管和粗径管的换热效果，减小了工作人员的清洗频率和工作量。

(2)在换热过程中，热气流通过主管箱上的进风管输入，分散进入细径管和细管头中，由于上述内圈直径设置，细径管和细管头中气流流速趋近相同，当细管头中气流进入粗径管中后，由于空间增大，其速率会降低，小于细径管中气流流速，因此，细径管中部分清洁绳圈受到的气流推力会大于粗径管中部分清洁绳圈受到的气流推力，使得整个清洁绳圈随着细径管中气流方向进行移动，对细径管和粗径管内壁实现清理。

(3)由于细径管和粗径管的内径差，软刷对粗径管内壁的摩擦力度会大于对细径管内壁的摩擦力度，为降低形变软刺球在清洁过程中对细径管的磨损，本发明中的具有一定范围的移动能力，具体如下：当形变软刺球在细径管中移动清洁时，软刷会受到其内壁较大的挤压，发生一定弯曲，与此同时，软刷会带动载体球向远离细径管内壁的方向移动，以减小软刷所受的挤压力，由此使得软刷对细径管内壁的摩擦也相应减小，对在细径管起到摩擦清洁作用的同时，降低了对细径管内壁的磨损，有效保证细径管的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的立体图一；

图2为本发明的立体图二；

图3为本发明的双通换热管的立体图；

图4为本发明的正面结构示意图；

图5为本发明的双通换热管的正面结构示意图；

图6为本发明的清洁绳圈的局部立体图；

图7为本发明的清洁绳圈的局部正面结构示意图；

图8为本发明的载体球的正面结构示意图；

图9为本发明的清洁绳圈在清洁时的局部正面结构示意图。

图中标号说明：

1管壳、2主管箱、3副管箱、4进流管、5排流管、61主管板、62副管板、7折流板、8双通换热管、81细径管、82粗径管、83细管头、84连通管、91无弹性连绳、92形变软刺球、9201网壳、9202柔性网套、9203载体球、9204软刷、9205限位球、9206磁棒。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1和图2，一种不等径连管型管壳式换热器，包括管壳1，管壳1的外端分别固定连接有进流管4和排流管5，管壳1的两端分别连接带有进风管的主管箱2和带有出风管的副管箱3，使用时，热流体通过进风管输入，通过出风管排出，冷流体通过进流管4输入，通过排流管5排出，管壳1的内壁固定连接有主管板61、副管板62和多个折流板7，多个折流板7均匀分布于主管板61和副管板62之间，上述结构均为现有结构，主管板61和副管板62之间连接有多个均匀分布的双通换热管8，多个双通换热管8分别贯穿多个折流板7并与其固定连接。

请参阅图3和图4，双通换热管8包括相互平行分布的细径管81和粗径管82，细径管81的两端分别贯穿主管板61和副管板62并与其固定连接，粗径管82的两端均固定连接有细管头83，一对细管头83分别贯穿主管板61和副管板62并与其固定连接，细径管81和粗径管82之间固定连接有一对连通管84，请参阅图5，双通换热管8的内部设有清洁绳圈，清洁绳圈滑动连接于细径管81、粗径管82和一对连通管84内部，相比较现有技术，本发明采用双通换热管8代替现有技术中的直线型换热管，并且在不影响气流体流动的基础上，在双通换热管8内部增设用来自动清洁其内壁杂质的清洁绳圈。

请参阅图4和图5，细径管81、细管头83和连通管84三者的内圈直径相同，粗径管82的内圈直径大于细径管81的内圈直径，在换热过程中，热气流通过主管箱2上的进风管输入，分散进入细径管81和细管头83中，由于上述内圈直径设置，细径管81和细管头83中气流流速趋近相同，当细管头83中气流进入粗径管82中后，由于空间增大，其速率会降低，小于细径管81中气流流速，因此，细径管81中部分清洁绳圈受到的气流推力会大于粗径管82中部分清洁绳圈受到的气流推力，使得整个清洁绳圈随着细径管81中气流方向进行移动，即图5中箭头所示移动方向，因此，本发明通过在换热过程中，通过气流对清洁绳圈的带动，实现了清洁绳圈在双通换热管8内部的自动循环移动，并且气流还可通过清洁绳圈内部流出，在不影响气流流动的基础上，实现了清洁绳圈对细径管81和粗径管82内壁的清理，从而有效保证了细径管81和粗径管82的换热效果，并减小了工作人员的清洗频率和工作量。

请参阅图5和图6，清洁绳圈包括无弹性连绳91和多个形变软刺球92，且多个形变软刺球92均匀分布于无弹性连绳91的外侧，形变软刺球92用于对细径管81和粗径管82内壁进行清理。

请参阅图7，形变软刺球92包括网壳9201，网壳9201的外侧设有柔性网套9202和多个均匀分布的载体球9203，无弹性连绳91贯穿网壳9201和柔性网套9202的网孔并滑动连接于其内部，载体球9203的外端固定连接有软刷9204，载体球9203位于柔性网套9202和网壳9201之间，软刷9204穿过柔性网套9202的网孔并延伸至其外侧，通过软刷9204与细径管81、粗径管82内壁形成摩擦，实现对二者内壁的清理，促进杂质的脱附，脱附后的杂质随着再次融入热气流中，排出双通换热管8。

请参阅图7，网壳9201的内侧设有一对限位球9205，限位球9205固定连接于无弹性连绳91的外端，且限位球9205与网壳9201的内壁相接触，限位球9205的直径大于网壳9201的网孔孔径，限位球9205对网壳9201起到限位作用，使网壳9201不易在无弹性连绳91上随意移动，从而有效保证多个形变软刺球92在无弹性连绳91上的均匀分布。

请参阅图8，载体球9203的内部固定连接有磁棒9206，磁棒9206的磁极采用横向分布方式，且多个磁棒9206的磁极分布方向均相同，即多个磁棒9206之间存在较为微弱且相互排斥的磁力，在不收外力时，使得多个载体球9203在网壳9201外侧趋近于均匀分散分布，方便在移动时对细径管81和粗径管82内壁进行充分有效清理。

请参阅图7，在不受外力作用下，软刷9204远离载体球9203的一端到网壳9201球心的距离大于粗径管82的内圈半径，使得软刷9204在粗径管82内部移动时，可与其内壁进行有效接触和摩擦，实现清洁过程，网壳9201的内圈直径和一对载体球9203的直径三者之和小于细径管81的内圈直径，使形变软刺球92可顺利在细径管81内部移动。

请参阅图9，柔性网套9202采用弹性材料制成，且其在不受外力情况下处于松弛状态，柔性网套9202对载体球9203具有包裹限位作用，同时松弛状态的柔性网套9202可方便适应载体球9203和软刷9204一定范围内的移动过程，在本发明中，由于细径管81和粗径管82的内径差，软刷9204对粗径管82内壁的摩擦力度会大于对细径管81内壁的摩擦力度，为降低形变软刺球92在清洁过程中对细径管81的磨损，本发明中的94具有一定范围的移动能力，具体如下：当形变软刺球92在细径管81中移动清洁时，软刷9204会受到其内壁较大的挤压，发生一定弯曲，与此同时，软刷9204会带动载体球9203向远离细径管81内壁的方向移动，以减小软刷9204所受的挤压力，由此使得软刷9204对细径管81内壁的摩擦也相应减小，对在细径管81起到摩擦清洁作用的同时，降低了对细径管81内壁的磨损，有效保证细径管81的使用寿命。

本发明通过采用双通换热管8代替现有技术中的线型换热管，并在双通换热管8的内部引入清洁绳圈，通过细径管81和粗径管82的内径差，使进入二者内部的热气流具有不同的流速，从而使得二者内部的局部清洁绳圈受到不同等的推力，朝着固定的方向在双通换热管8内部自动进行循环移动，在不影响热气流流动换热的基础上，自动实现了对双通换热管8内壁的摩擦清洁，提高双通换热管8内壁的清洁度，从而有效保证了细径管81和粗径管82的换热效果，减小了工作人员的清洗频率和工作量。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种不等径连管型管壳式换热器，包括管壳（1），所述管壳（1）的外端分别固定连接有进流管（4）和排流管（5），所述管壳（1）的两端分别连接带有进风管的主管箱（2）和带有出风管的副管箱（3），所述管壳（1）的内壁固定连接有主管板（61）、副管板（62）和多个折流板（7），多个所述折流板（7）均匀分布于主管板（61）和副管板（62）之间，其特征在于：所述主管板（61）和副管板（62）之间连接有多个均匀分布的双通换热管（8），多个所述双通换热管（8）分别贯穿多个折流板（7）并与其固定连接，所述双通换热管（8）包括相互平行分布的细径管（81）和粗径管（82），所述细径管（81）的两端分别贯穿主管板（61）和副管板（62）并与其固定连接，所述粗径管（82）的两端均固定连接有细管头（83），一对所述细管头（83）分别贯穿主管板（61）和副管板（62）并与其固定连接，所述细径管（81）和粗径管（82）之间固定连接有一对连通管（84），所述双通换热管（8）的内部设有清洁绳圈，所述清洁绳圈滑动连接于细径管（81）、粗径管（82）和一对连通管（84）内部；

所述细径管（81）、细管头（83）和连通管（84）三者的内圈直径相同，所述粗径管（82）的内圈直径大于细径管（81）的内圈直径。

2.根据权利要求1所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述清洁绳圈包括无弹性连绳（91）和多个形变软刺球（92），且多个形变软刺球（92）均匀分布于无弹性连绳（91）的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述形变软刺球（92）包括网壳（9201），所述网壳（9201）的外侧设有柔性网套（9202）和多个均匀分布的载体球（9203），所述无弹性连绳（91）贯穿网壳（9201）和柔性网套（9202）的网孔并滑动连接于其内部，所述载体球（9203）的外端固定连接有软刷（9204）。

4.根据权利要求3所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述载体球（9203）位于柔性网套（9202）和网壳（9201）之间，所述软刷（9204）穿过柔性网套（9202）的网孔并延伸至其外侧。

5.根据权利要求4所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述网壳（9201）的内侧设有一对限位球（9205），所述限位球（9205）固定连接于无弹性连绳（91）的外端，且限位球（9205）与网壳（9201）的内壁相接触，所述限位球（9205）的直径大于网壳（9201）的网孔孔径。

6.根据权利要求4所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述载体球（9203）的内部固定连接有磁棒（9206），所述磁棒（9206）的磁极采用横向分布方式，且多个磁棒（9206）的磁极分布方向均相同。

7.根据权利要求4所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：在不受外力作用下，所述软刷（9204）远离载体球（9203）的一端到网壳（9201）球心的距离大于粗径管（82）的内圈半径。

8.根据权利要求4所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述网壳（9201）的内圈直径和一对载体球（9203）的直径三者之和小于细径管（81）的内圈直径。

9.根据权利要求4所述的一种不等径连管型管壳式换热器，其特征在于：所述柔性网套（9202）采用弹性材料制成，且其在不受外力情况下处于松弛状态。