CN202281546U - 一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构 - Google Patents

Abstract

一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，管内流体带动螺旋轮串自转，楔压机构摩擦副滑动斜面产生的径向分力，使螺旋叶片的侧刃对管内壁污垢的径向压力，很有效地强化了螺旋轮的硬垢清洗能力。两种方向相反的左螺旋轮段和右螺旋轮段，先后交替串联在固定不转的钢丝轴上，可以使单位长度的螺旋轮的自转清洗动力矩增大到现有塑料螺旋叶片的数倍，满足螺旋轮串清洗硬垢对自转动力矩较大的要求。由于自转螺旋轮串的频繁扰动，和管内液体螺旋流方向的交替变化，使得螺旋轮串的对流传热强化功能得到大大强化，其幅度可以高于100％。因此，该机构适合于长期运行过程中会有一定硬垢的传热设备的传热管内的污垢自动清洗和传热强化。

Description

一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构

技术领域

本实用新型涉及的一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，主要针对列管式换热器的管内硬垢的自动清洗和传热强化。它适用于运行过程中传热管内生长有硬垢的各种列管式传热设备(例如，硬水冷却器、冷却水温度较高的冷却器和冷凝器、结晶器、蒸发器等等)的自动清洗与传热强化。 

背景技术

传热设备列管内一般都生长污垢，并且这些污垢中多数含有一定的硬垢。例如，硬水冷却器、冷却水温度较高的冷凝器和冷却器、结晶器、蒸发器等等。管内自转塑料螺旋扭带技术具有污垢自动清洗及其对流传热强化的功能，研究的报道文献比较多。例如，1995.9.25授权的专利ZL95236063.2《自转塑料螺旋扭带高效传热设备》；《汽轮机冷凝器自转塑料纽带自动在线连续除垢防垢技术研究》(现代化工，2002，(6)44-46)；2005.11.16.授权的发明专利ZL02139658.2《一种管内旋转式清洗及传热强化的齿形扭带》。这些塑料螺旋扭带对管内沉积性的软污垢的效果比较好，但是，两者都由于旋转过程中存在自动趋中后与传热管同心旋转，螺旋叶扭带侧边或齿顶对管内壁污垢的正压力太弱，导致自动清洗硬垢的能力低下不足，在运行过程中仍然会逐渐生长硬垢，传热效率逐渐下降，不得不停车清洗，因此失去自动清洗这一基本价值。 

发明内容

本实用新型主要旨在解决现有自转塑料螺旋扭带自动清洗及其对流传热强化技术对硬垢清洗能力太弱的问题，提出一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，利用螺旋轮段两端的楔压式机构，简单有效地使螺旋轮段的侧边对管内壁污垢产生正压力，大大强化对硬垢的清洗能力，满足传热设备长期高效运行对硬垢清洗能力的要求，并且便于大批量生产的注塑成形，制品质量高，生产制造成本较低。 

本实用新型的技术方案为：一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，主要零部件为传热管、螺旋轮串、楔压机构、钢丝轴、管口架。传热管内安装的螺旋轮串，有左螺旋轮和右螺旋轮两种，并且交替串联在固定不转的钢丝轴上组成。左螺旋轮和右螺旋轮在钢丝轴上的串联交替，可以是每个螺旋轮反向交替，也可以是每2～10个螺旋轮后再反向交替。左螺旋轮和右螺旋轮之间的轴向间隙δ靠楔压机构保障。螺旋方向相同的螺旋轮之间无需安装楔压机构。左螺旋轮和右螺旋轮都由螺旋叶片、轮毂构成。同一方向螺旋轮段内的螺旋轮两端的轮毂端面均为平口端面。同一方向螺旋轮段两端的轮毂端面有斜口端面和平口端面两种。螺旋轮段两端的轮毂端面为斜口端面者，楔压机构直接由轮毂的斜端面和斜面滑块构成。螺 旋轮段两端的轮毂端面为平口端面者，楔压机构则由轮毂的平口端面、套装斜面和斜面滑块构成。同一螺旋方向的螺旋轮段两端的楔压机构摩擦副的滑动斜面都是朝向中心线的同一侧。单位长度螺旋轮段的螺旋叶片对管内壁污垢的正压力大小，会随管内流速增大二增大，并且下游比上游大。因此，为了使正压力都保持在比较好的范围，楔压机构的斜角β采用大小不同的值调节，其范围为5°～35°。螺旋轮串的外径小于传热管的内径，长度略小于传热管。轮毂的内孔直径大于钢丝轴，钢丝轴的直径1～4mm，通过传热管两端的管口架固定。管口架的结构有平直叶片和螺旋叶片两种。前者结构简单、容易制造，后者的动力学性能更好。管口架螺旋叶片的螺旋方向，在传热管的进口端，与其随后的螺旋叶片的螺旋方向相反，目的在于增强螺旋轮的自转清洗动力矩；但是在传热管的出口端，则与其前面的螺旋叶片的螺旋方向相同，目的在于减少出口阻力。 

传热设备运行时，管内流体带动螺旋轮串自转。由于同一螺旋方向的螺旋轮段两端的楔压机构摩擦副的滑动斜面都是朝向中心线的同一侧，因此由螺旋轮段轴向压力在两端的楔压机构摩擦副的滑动斜面产生的径向分力也都朝向同一侧，从而使该螺旋轮段螺旋叶片的获得一个清洗硬垢所需要压力。在螺旋叶片对管内壁硬垢的径向压力增大的同时，螺旋叶片自转清洗阻力也相应地大幅度上升。因此，对螺旋轮串的自转动力矩的要求也随之相应地增大。两种螺旋方向相反的左螺旋轮段和右螺旋轮段先后交替串联在固定不旋转的钢丝轴上，能够比都是同一螺旋方向的螺旋叶片的自转动力矩成倍增强，从而满足清洗硬垢的螺旋轮串必须有较大自转动力矩的要求。 

传热管内的螺旋轮串与现有塑料螺旋叶片相比，不仅有同样的对流传热强化的功能，而且不同方向螺旋轮段的螺旋流改变方向时产生的强烈的冲击涡流，使其对流传热强化功能更强，对流传热系数提高的幅度是现有塑料平滑螺旋叶片的数倍。 

附图说明

图1是本实用新型的一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构的结构原理图。 

图2是螺旋轮毂端面为平端面的楔压机构示意图 

图3是螺旋轮毂端面为斜端面的楔压机构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3对本试验实用新型作进一步详细的描述。 

图中1管口架  2管板  3传热管  4螺旋轮串..5右螺旋轮  .6螺旋叶片  7楔压机构8管柱  9轴承  10螺旋轮段端面  11斜口端面  12轮毂  13左螺旋轮  14钢丝轴15螺旋导叶...16套装斜面  17斜面滑块  18平口端面  19滑动斜面  20平直叶片 

本实用新型的一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，主要零部件为传热管3、螺旋轮串4、钢丝轴14、楔压机构7、管口架1。传热管3内安装的螺旋轮串4，有左螺旋轮13和右螺旋轮5两种，并且交替串联在固定不转的钢丝轴14上组成。左螺旋轮13和右螺旋轮5在钢丝轴14上的串联交替，可以是每个螺旋轮反向交替，也可以是每2～10个螺旋轮反向交替。左螺旋轮13和右螺旋轮5之间的轴向间隙δ靠楔压机构7保障，但是在螺旋方向相同的同一个螺旋轮段内部无需安装楔压机构7。左螺旋轮13和右螺旋轮5都由螺旋叶片7、轮毂8构成。同一方向螺旋轮段内部的螺旋轮两端的轮毂12端面均为平口端面18。同一方向螺旋轮段两端的轮毂12的端面有斜口端面11和平口端面18两种。螺旋轮段两端的轮毂12的端面为斜口端面11者，楔压机构7由轮毂12的斜口端面11和斜面耐滑块17构成。螺旋轮段两端的轮毂12的端面为平口端面18者，楔压机构7则由轮毂12的平口端面18、套装斜面16、斜面滑块17构成。同一螺旋方向的螺旋轮段两端的楔压机构7摩擦副的滑动斜面19都是朝向中心线的同一侧。单位长度螺旋轮段的螺旋叶片6对管内壁污垢的正压力大小，会随管内流速增大二增大，并且下游比上游大。因此，为了使正压力都保持在比较好的范围，楔压机构7的斜面角β采用大小不同的值调节。螺旋轮串4的外径小于传热管3的内径，螺旋轮串4的总长度略小于传热管3。轮毂12的内孔直径大于钢丝轴14，钢丝轴14的直径1～3mm，通过传热管3两端的管口架1固定。管口架1的结构有平直叶片20和螺旋导叶15两种。前者结构简单、容易制造，后者的动力学性能更好。管口架1螺旋导叶15的螺旋方向，在传热管3的进口端，与其随后的螺旋叶片6的螺旋方向相反，目的在于增强螺旋轮的自转清洗动力矩；但是在传热管)的出口端，则与其前面的螺旋叶片6的螺旋方向相同，目的在于减少出口阻力。 

传热设备运行时，管内流体带动螺旋轮串4自转。由于同一螺旋方向的螺旋轮段两端的楔压机构7摩擦副的滑动斜面19都是朝向中心线的同一侧，因此由螺旋轮段轴向压力在两端的楔压机构7摩擦副的滑动斜面19产生的径向分力也都朝向同一侧，从而使该螺旋轮段的螺旋叶片6获得一个清洗硬垢所需要压力。在螺旋叶片6对管内壁硬垢的径向压力增大的同时，螺旋叶片6自转清洗的阻力也相应地大幅度上升。因此，对螺旋轮串4的自转动力矩的要求也随之相应地增大。两种螺旋方向相反的左螺旋轮段和右螺旋轮段先后交替串联在固定不旋转的钢丝轴14上，能够比都是同一螺旋方向的螺旋叶片6的自转动力矩成倍增强，从而满足清洗硬垢的螺旋轮串4必须有较大自转动力矩的要求。 

传热管内的螺旋轮串4与现有塑料螺旋叶片相比，不仅有同样的对流传热强化的功能，而且不同方向螺旋轮段的螺旋流改变方向时产生的强烈的冲击涡流，使其对流传热强化功能更强，对流传热系数提高的幅度是现有塑料螺旋叶片的数倍。 

Claims (4)

1.一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，主要零部件有传热管(3)、螺旋轮串(4)、楔压机构(7)、钢丝轴(14)、管口架(1)，其特征为：传热管(3)内安装的螺旋轮串(4)，有左螺旋轮(13)和右螺旋轮(5)两种，并且是交替串联在固定不转的钢丝轴(14)上；左螺旋轮(13)和右螺旋轮(5)都由螺旋叶片(6)、轮毂(12)构成；同一方向螺旋轮段内的螺旋轮两端的轮毂(12)端面均为平口端面(18)；同一方向螺旋轮段两端的轮毂(12)端面有斜口端面(11)和平口端面(18)两种；螺旋轮段两端的轮毂(12)的端面为斜口端面(11)者，楔压机构(7)由轮毂(12)的斜口端面(11)和斜面滑块(17)构成；螺旋轮段两端的轮毂(12)的端面为平口端面(18)者，楔压机构(7)则由轮毂(12)的平口端面(18)、套装斜面(16)、斜面滑块(17)构成；同一螺旋方向的螺旋轮段两端的楔压机构(7)摩擦副的滑动斜面(19)都是朝向中心线的同一侧；螺旋轮串(4)的外径小于传热管(3)的内径，长度略小于传热管(3)；轮毂(12)的内孔直径大于钢丝轴(14)；钢丝轴(14)的直径1～4mm，通过传热管(3)两端的管口架(1)固定。

2.根据权利要求1的一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，其特征在于：楔压机构(7)摩擦副的滑动斜面(19)的斜角β范围为5°～35°，其值取决于清洗硬垢的螺旋叶片(6)对传热管(3)内壁的径向压力大小和螺旋轮串(4)承受的轴向压力的大小。

3.根据权利要求1的一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，其特征在于：左螺旋轮(13)和右螺旋轮(5)在钢丝轴(14)上的串联交替，可以是逐一反向的交替组装，也可以是2～10个螺旋轮后再反向的交替组装。

4.根据权利要求1的一种传热管内楔压式螺旋轮串自动清洗机构，其特征在于：管口架(1)的结构有平直叶片(20)和螺旋导叶(15)两种；管口架(1)的螺旋叶片(6)的螺旋方向，在传热管(3)的进口端，与其随后的螺旋叶片(6)的螺旋方向相反，但是在传热管(3)的出口端，则与其前面的螺旋叶片(6)的螺旋方向相同。 

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