CN201628506U - 防倒伏翅片管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种防倒伏翅片管，解决倒伏的翅片引起导热不均匀、烟气流通不畅从而降低换热效果问题。翅片管由基管及其外表面上高频焊接上螺旋缠绕的钢带翅片组成，基管一般是直的钢管。无论是有高频电阻焊缝的还是冷缠绕无连续焊缝的翅片管，翅片与基管表面保持垂直状态，叠轮的扶持使无论是顺时针旋向的还是反时针旋向的翅片管当钢带缠绕完成后，翅片结构已定形稳定，翅片的厚度变化范围达1mm到4mm，翅片的高度可达30mm。即便翅片管在包装运输及安装到加热炉等过程中受到外力的碰撞，其翅片也不倒伏。
Description
1、技术领域
本实用新型是关于一种防倒伏翅片管，这种新的翅片管可应用于石油炼制、石油化工、煤化工、锅炉及其他化工工艺过程对流体介质的管式加热炉的炉管，属于机械工程装备中的设计及建造领域。
2、背景技术
(1)传统翅片管的结构设计及功能
翅片管是加热炉的核心零部件，加热炉是石油化工中的龙头，包括常压炉、减压炉、制氢炉、重整炉、焦化炉、转化炉及裂解炉等。管式加热炉的作用于是将介质(油料或气体)加热至工艺所需的温度。
一般来说，翅片管由图1所示的基管1及其外表面上螺旋缠绕的钢带翅片2组成，基管一般是直的钢管。
翅片管安装到加热炉后，管内流过的是需要加热的油料或其他流体，炉管外面在炉膛内垂直从下往上(或水平从左到右、从右到左)流过的是高温烟气或热风，热量通过管壁传给管内的油料。翅片管具有增大换热面积、对气流流态进行扰动，提高换热效果的功能，适用于各种高效节能设备和热交换设备的需要。
(2)传统翅片管存在的问题
传统翅片管存在的问题之一是翅片倾伏，即指高频焊后的一部分翅片没有与基管表面垂直的现象。翅片的倾伏角α应不大于10°。
实际上，对绝大多数翅片管制造厂来说，在表面光滑的钢管外圆上螺旋缠绕钢带而成的翅片管其钢带由于缠绕旋紧力的作用一般具有翅片倒伏的倾向，如图2所示是仅有一圈翅片倾伏的情况，图3所示是中间若干圈翅片倾伏的情况示意图。
。当翅片尺寸相对较薄、较高时，翅片倒伏是翅片管生产厂家经常遇到的普遍问题。
倒伏的翅片不符合工程项目建设的技术要求，翅片倾伏会引起翅片本身的导热不均匀、翅片掩盖下的烟气流通不畅以及掠经该处的烟气流态变化，从而影响总的换热效果使烟气流不进翅片与翅片之间，同时，倒伏的翅片其翅根与基管之间的焊缝被撕裂开，起不到应有的传热作用，这些问题均影响翅片管的换热效果。
(2)翅片管倒伏问题的原因分析
翅片倾伏主要由于高频焊接不牢、翅片两侧的焊接不对称或焊接时翅片的切向张力过大引起翅顶收缩而产生。目前，传统翅片管存在的倒伏问题可归结为结构性问题和焊缝强度两方面。
结构性问题分析。翅片之所以形成倒伏这种局面，主要原因是由于翅片太高以及缠绕时翅片没有垂直于钢管表面。间接原因是制造厂安装的焊机结构功能问题。而定，而这种焊机又是由国内少数两个厂家提供的，其结构功能并没有很大差别，是根本性问题，需要焊机使用单位根据自己的产品特点去改进。
焊缝强度问题是另一方面，由于焊接电极等机构精度低、质量差影响焊接参数的输出，基管的横截面椭圆度及其轴向直线度超差引起基管旋转时极烈晃动，基管表面除锈不干净或存在凹凸不平的小坑，均影响电极等机构的接触性能，降低了焊接质量，焊缝不牢固或焊着率偏低均影响翅片的稳定性。
由此可见，对翅片管生产设备工装及其制造工艺的改进，克服上述缺点，可以提高翅片管加热炉热效率及经济效益，具有很强的工程和社会经济意义。
3、发明内容
本实用新型是关于一种防倒伏翅片管，目的是解决倒伏的翅片引起导热不均匀、烟气流通不畅从而降低换热效果问题。翅片管由基管及其外表面上螺旋缠绕的钢带翅片组成，基管一般是直的钢管。在缠绕钢带的过程中，通过一组如图4所示的叠轮的扶持作用使钢带始终保持与基管表面的垂直状态，当钢带缠绕完成后，翅片结构已定形稳定，即便翅片管在包装运输及安装到加热炉等过程中受到外力的碰撞，其翅片也不倒伏，制造的翅片管其翅片结构符合设计图纸的几何要求和技术要求，由此实现翅片垂直钢管表面的结构要求。
本实用新型翅片管具有增大换热面积、对气流流态进行扰动、吹扫翅片根部烟尘的多种功能，提高换热效果，适用于各种高效节能设备和热交换设备的需要。叠轮结构及其扶持作用保证产品的翅片始终牢固地垂直于基管表面是本实用新型的主要特征。叠轮扶持原理示意图如图5所示。
具体地说，传统翅片管的翅片和基管之间一般是高频电阻焊的热缠绕工艺制造的，这里强调说明的是，通过一组叠轮的扶持作用，翅片和基管之间即便采取冷缠绕工艺成形，就是不对翅片加热直接强力缠绕，只在翅片的头部和尾部与基管相点焊，制造的翅片管其翅片也与基管表面保持垂直状态。叠轮的扶持作用同时适合于不同旋向的翅片管，在基管上缠绕的翅片无论是顺时针右旋向的，还是反时针左旋向的。叠轮的扶持作用适合于不同的翅片结构而不会夹紧钢带翅片，也不会损伤钢带翅片。翅片的厚度变化范围达1mm到4mm，翅片的高度可达30mm，翅片的顶部可以是平滑的，也可以是齿状的或U形决口状的。叠轮的扶持作用适合于翅片和基管其材料组合的多种形式，也就是说其基管和翅片可由相同的钢材或不同材料组合而成，既可以是黑色金属，也可以是有色金属或各种合金，翅片的材料甚至可以是耐冲刷腐蚀的非金属材料。
要逐步消除引起翅片倒伏的各个因素具有实际困难，象基管形状的质量问题就与冶金钢材行业有关，由于翅片缠绕焊接是一个不稳定的过程，问题的出现不定时，临时检修处理严重影响生产。长期的实践经验表明，如果通过叠轮的扶持作用可很大程度上克服包括焊接机构、基管形状、翅片几何尺寸等诸多复杂因素造成的影响，可以很好地解决翅片倒伏问题，如果在焊机上围绕翅片管同时安装两组或图6所示的三组叠轮，则可根本上解决翅片倒伏问题。
4、附图说明
图1所示是翅片右旋的一段翅片管，由基管1及其外表面上螺旋缠绕的钢带翅片2组成，基管一般是直的钢管。
图2所示是仅有一圈翅片倾伏的情况示意图。
图3所示是中间若干圈翅片倾伏的情况示意图。
图4所示是一组一体化制造的叠轮示意图。
图5所示是一组叠轮结构示意图，由基管1与钢带翅片2组焊成的翅片管从左到右沿图中箭头方向经过焊机，叠轮的扶持作用是通过下面的三对夹持轮实现的，夹持轮3扶持钢带对中基管，具有矫正钢带的作用，夹持轮4扶持钢带对中焊接电极，夹持轮5扶持翅片使其稳定化，由于不同翅片管的基管直径和翅片尺寸不同，每一组叠轮的设计尺寸也就有区别。
图6所示是7、8、9三组叠轮在周向同时夹持翅片管1的钢带翅片2的示意图。
5、具体实施方式
实施例1
首先，翅片管制造厂应对其翅片管焊接装置略加改造，以具备安装叠轮的条件。具体来说，叠轮最好安装在电极的一侧，以最及时地扶持焊接过程造成的歪斜。
其次，透彻理解扶持叠轮由耐高温高合金钢材通过精密加工而成，可以是一件毛坯加工成的，也可以是几件毛坯加工成单片轮盘后再通过中心轴组合到一起的。一组扶持叠轮具有前后连续的扶持功能，各步骤扶持的对象明显有区别，首先是扶持钢带对中基管，具有矫正钢带的作用，这一对叠轮需要耐磨损；其次是扶持钢带对中焊接电极，这一对叠轮需要耐高温；再次是扶持翅片使其稳定化，这一对叠轮需要良好的热导性把高频焊的余热带走。叠轮最好一体化制造。为了使夹持轮耐磨损，需在其初加工后对其表面进行淬硬热处理，热处理前粗加工叠轮的内孔，以使其内外同时冷却，避免淬裂。
再次，叠轮使用过程中可以适当通风或喷水冷却，但要均匀以防变形，切忌对翅片管产品质量造成不良影响。
第四，不要一轮多用，应根据基管的直径和翅片的几何尺寸设计制造每一组叠轮。叠轮上的夹持轮数不是绝对的，三对是起码的。前后各多一对则更好起到稳定作用。
最后，每次开工后或调整焊接参数后，均需对试车产品的翅片抗倒伏性进行检查，就是拿一条硬钢片在翅片上用力划过，通过声音判断翅根的焊着率，通过观察翅片的变化和划过的力度判断翅片抗倒伏性。
实施例2
本实施例除以下技术特征外，其他同实施例1：翅片和基管之间采用冷缠绕工艺时，只在翅片的头部和尾部与基管相点焊，缠绕过程断开焊接电源。如果基管的直径太小造成其外圆的曲率太大，或翅片的几何尺寸特别是高度太大，冷缠绕后由于翅片的变形回弹作用力很强，翅片与基管之间具有松脱的趋势，则可以把分别连接在基管和翅片的焊接电极同时接到钢带的缠绕变形处，使其受热降低强度以容易弯曲变形。当然，受热弯曲变的电源参数与高频焊的电源参数应是不一样的。
上述实施例1和2是两种目的不同的实施方式，其中实施例1为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
近几年来，随着原油劣质化及能源危机，国家加强对节能减排的管理，企业对高效换热新技术及其应用非常重视，这为该项专利技术的应用提供了很好的条件。
Claims (5)
1.一种防倒伏翅片管，翅片管由基管及其外表面上螺旋缠绕的钢带翅片组成，基管是直的钢管；其特征是：缠绕钢带始终保持与基管表面的垂直状态，缠绕后的翅片也保持与基管表面的垂直状态。
2.根据权利要求1所述一种防倒伏翅片管，其特征是：翅片管的翅片和基管之间无论是热缠绕有高频电阻焊缝的，还是冷缠绕无连续焊缝的，两种产品的翅片均与基管表面保持垂直状态。
3.根据权利要求1所述一种防倒伏翅片管，其特征是：在基管上缠绕的翅片包括顺时针右旋向的，也包括反时针左旋向的。
4.根据权利要求1所述一种防倒伏翅片管，其特征是：翅片的厚度变化范围达1mm到4mm，翅片的高度可达30mm，翅片的顶部可以是平滑的，也可以是齿状的或U形决口状的。
5.根据权利要求1所述一种防倒伏翅片管，其特征是：基管和翅片可由相同的钢材或不同材料组合而成。
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| CN102313469A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-11 | 茂名重力石化机械制造有限公司 | 一种组焊板翅式空气预热器 |
| CN114833433A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-08-02 | 江苏格兰环境科技有限公司 | 一种钢铝翅片管及其高频电阻焊焊接方法 |
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2009
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