CN205957794U - 一种自转浮沉螺旋清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自转浮沉螺旋清洗装置，以浮沉件为粗钢丝螺旋自动清洗的动力头；浮沉件主要有浮头和直板叶片构成；浮头在剧烈沸腾的蒸汽泡溶液两相流浪涌随机的、不定向的冲压力和加热管口两相流向上的冲动力和的共同作用下，带动加热管内的粗钢丝螺旋作上下浮沉往复、径向振动和自转的复杂运动，实现管内壁污垢实现自动清洗和管内侧的传热强化；由于粗钢丝螺旋的上下浮沉往复和自转的线速度都很低，并且粗钢丝螺旋与加热管内壁之间的正压力近似于零，因此两者之间不会发生相互磨损；这种自转浮沉螺旋清洗装置，结构简单，可靠性高，适用于自然循环蒸发器加热管自动清洗节能和增产增效。
Description
技术领域
本发明涉及自然循环蒸发器的加热管管内污垢的自动清洗、对流传热强化节能。它主要适用于蒸发器加热管内容易生长污垢、尤其是结晶盐垢的蒸发器，也可以用于向上流动的立式列管换热器。
背景技术
蒸发器和换热器都非常容易结垢，尤其结晶盐溶液换热器和蒸发器，包括高盐废水蒸发器。自然循环蒸发装置，自然循环流速低，加热管内生长结垢，效率更低。因此，大多只好采用高耗能的大功率循环泵来强制循环。例如，一个大型的硝酸盐蒸发器系统，竟然需要配置数千KW的强制循环泵。即使采用如此高能耗的循环泵后，也只是比自然循环蒸发器延长了清洗的周期，仍然需要频繁地周期性停车清洗。结晶盐换热器比蒸发器结晶盐垢更严重，例如，联碱生产工艺的外冷器需要每班清洗。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术问题提出一种浮沉件作为粗钢丝螺旋自动清洗的动力头；其原理是：利用蒸发器加热管内沸腾状态时，管口流速大小的强烈波动、甚至达到倍数脉动，加热管口的浮沉件带动粗钢丝螺旋一起上下浮沉、慢速自转和径向振动的三维运动，实现自动清洗和管内侧传热强化，免除周期性停车清洗，显著地提高产能，显著降低蒸发器的电耗和蒸汽消耗。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自转浮沉螺旋清洗装置，主要有蒸发室、加热管、浮沉件、粗钢丝螺旋、管口轴承架。
浮沉件作为粗钢丝螺旋自动清洗的动力头。加热管内的粗钢丝螺旋上端悬挂在浮沉件下，组装时粗钢丝螺旋的下部钢丝穿过管口轴承架的轴承头后做成弯钩部，弯钩倒挂在轴承头上，形成往复向上行程的限位，但是旋转自由。自然循环蒸发器运行时，蒸发室内剧烈沸腾，蒸汽泡与溶液的两相流对浮沉件的浪涌冲压力，其大小和方向都是多变的。加热管内的沸腾状态，加热管口的蒸汽泡与溶液的两相流的流速的高低和密度大小，也存在不稳定的、大幅度的剧烈波动，对浮沉件冲动力的大小自然跟随大幅度的波动。浮沉件在这两种力的共同作用下，带动粗钢丝螺旋作上下浮沉、径向振动和自转的复杂运动，实现加热管内壁污垢的自动清洗和加热管内侧的传热强化。
由于粗钢丝螺旋的径向振动频率是每分钟数百次，而上下浮沉和自转都只是每分钟数次到十多次。因此，粗钢丝螺旋相对于加热管内壁表面的上下浮沉和自转运动都是跳跃式的振动移动，而不是贴面滑动；径向振动对加热管内壁的碰撞接触力又很轻微。所以，粗钢丝螺旋能够对加热管内壁污垢实现有效的自动清洗，却不会发生相互磨损。
浮沉件的浮头为曲面体结构，其形状是椭球面、或球面、或圆锥面。浮沉件的直径D为加热管内径Di的1.10～1.15倍；浮沉件的下部设计有3～4个支耳，支耳的外切圆直径D2比加热管内径Di大6～10mm，支耳的高度H3要求≥0.25Di，防止浮沉件下落时会完全关闭管口，对自然循环形成较大的流动阻力。浮头的底部设计有直径3～6mm的漏孔，以防固体物沉积，增大浮沉件的运动惯性，不利于浮沉件上下浮沉的往复运动。浮沉件的下方为中心圆柱和直板叶片。中心圆柱直径5～10mm。直板叶片一般为3片，大直径加热管可以4片，直板叶片的外切圆直径D2比加热管内径Di小1～6mm、长度H为80～180mm，使浮沉件上下往复运动时能够尽量竖直上下，减少倾斜，以防与周边的浮沉件相互碰撞而阻碍上下浮沉的往复运动。中心圆柱的近下端处，设计有粗钢丝螺旋的组装孔。浮沉件采用工程塑料制造。
粗钢丝螺旋下部弯钩部的可上下移动段长度Hmax设计非常重要，由它决定浮沉件上下往复的行程大小，在30～100mm范围内取值，对清洗能力要求愈高，就要求取值愈大。粗钢丝螺旋的外径为加热管内径的0.65～0.90倍，螺距为加热管内径的0.75～2.0倍，长度比加热管短100～300mm。粗钢丝螺旋采用比较粗的弹簧钢丝或弹簧钛丝制造，螺旋钢丝的直径要求2.0mm以上。采用粗钢丝的目的不仅为了提高使用寿命，同时也是为了重力沉降回复的需要。
管口轴承架的插管段插装在加热管的下口段，插管段的长度为25～60mm。管口轴承架的支撑筋板的高度为30～100mm。管口轴承架的轴承头的轴孔直径比粗钢丝螺旋的金属丝直径大0.3mm以上，轴承头的外径为6～15mm，轴承头设计的容许磨损台的高度不小于6mm。
附图说明
图1是本实用新型专利的一种自转浮沉螺旋清洗装置的方案总图；
图2是浮沉件部件结构示意图；
图3是管口轴承架部件结构示意图；
图中的1蒸发室 2安全筛网 3自然循环管 4浮沉件 5粗钢丝螺旋 6加热管 7加热室 8管口轴承架 9弯钩部 10浮头 11漏孔 12支耳 13中心圆柱 14直板叶片 15组装孔 16插管段 17支撑筋板 18轴承头
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，以下结合附图及实施例，对本发明的技术方案进行进一步详细说明，显而易见地，下面描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。
参照图1至图3，一种自转浮沉螺旋清洗装置，主要有蒸发室1、加热管6、浮沉件4、粗钢丝螺旋5、管口轴承架8。
浮沉件4作为粗钢丝螺旋5自动清洗的动力头。加热管6内的粗钢丝螺旋5上端悬挂在浮沉件4下，组装时粗钢丝螺旋5的下部钢丝穿过管口轴承架8的轴承头18后，做成弯钩部9，弯钩倒挂在轴承头18上，形成往复向上行程的限位，但是旋转自由。自然循环蒸发器运行时，蒸发室内剧烈沸腾，蒸汽泡与溶液的两相流对浮沉件4的浪涌冲压力，其大小和方向都是多变的。加热管内6的沸腾状态，加热管6口的蒸汽泡与溶液的两相流的流速的高低和密度大小，也存在不稳定的、大幅度的剧烈波动，对浮沉件4冲动力的大小自然跟随大幅度的波动。浮沉件4在这两种力的共同作用下，带动粗钢丝螺旋5作上下浮沉、径向振动和自转的复杂运动，实现加热管6内壁污垢的自动清洗和加热管6内侧的传热强化。
由于粗钢丝螺旋5的径向振动频率是每分钟数百次，而上下浮沉和自转都只是每分钟数次到十多次。因此，粗钢丝螺旋5相对于加热管6内壁表面的上下浮沉和自转运动都是跳跃式的振动移动，而不是贴面滑动；径向振动对加热管6内壁的碰撞接触力又很轻微。所以，粗钢丝螺旋5能够对加热管6内壁污垢实现有效的自动清洗，却不会发生相互磨损。
浮沉件4的浮头10是曲面体，其形状是椭球面、或球面、或圆锥面。浮头10的直径D为加热管6内径Di的1.10～1.15倍；浮头10的下部设计有3～4个支耳12，支耳12的外切圆直径D2比加热管6内径Di大2～6mm，支耳12的高度H3要求≥0.25Di，防止浮沉件4下落时会完全关闭加热管6口，对自然循环形成较大的流动阻力。浮沉件4的底部设计有直径6～10mm的漏孔11，以防固体物沉积，增大浮沉件4的往复运动惯性，不利于浮沉件4上下浮沉的往复运动。浮沉件4的下方为中心圆柱13和直板叶片14。中心圆柱13直径5～10mm。直板叶片14一般为3片，大直径加热管6可以4片；直板叶片14的外切圆直径D2比加热管6内径Di小1～6mm、长度H为80～180mm，使浮沉件4上下往复运动时能够尽量竖直上下，减少倾斜，以防与周边的浮沉件4相互碰撞而阻碍上下浮沉的往复运动。中心圆柱13的近下端处，设计有5粗钢丝螺旋的组装孔15。浮沉件4采用工程塑料制造。
粗钢丝螺旋5下部弯钩部的可上下移动段长度Hmax设计非常重要，由它决定浮沉件5上下往复的行程大小。Hmax在30～100mm范围内取值，对清洗能力要求愈高，就应该取值愈大。粗钢丝螺旋5的外径为加热管6内径的0.65～0.90倍，螺距为加热管6内径的0.75～2.0倍，长度比加热管6短100～300mm。粗钢丝螺旋5采用较粗的弹簧钢丝或弹簧钛丝制造，螺旋钢丝要求直径2.0mm以上，采用粗钢丝的目的不仅为了提高使用寿命，同时也是为了重力沉降回复的需要。
管口轴承架8的插管段16插装在加热管6的下口端，插管段16的长度为25～60mm。管口轴承架8的支撑筋板17的高度为30～100mm。管口轴承架8的轴承头18的轴孔直径比粗钢丝螺旋5金属丝大0.3mm以上，轴承头18的外径为6～15mm，轴承头18设计的容许磨损台的高度不小于6mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种自转浮沉螺旋清洗装置，主要部件有蒸发室(1)、加热管(6)、浮沉件(4)、粗钢丝螺旋(5)、管口轴承架(8)，其特征在于：浮沉件(4)作为粗钢丝螺旋(5)自动清洗的动力头，采用工程塑料制造；浮沉件(4)主要有浮头(10)和直板叶片(14)构成；粗钢丝螺旋5要求采用直径2.0mm以上的弹簧钢丝或弹簧钛丝制造；粗钢丝螺旋(5)悬挂在浮沉件(4)下，粗钢丝螺旋(5)的下部钢丝穿过管口轴承架(8)的轴承头(18)后，做成弯钩部(9)，倒挂在轴承头(18)上，形成往复向上行程的限位，但是旋转自由；弯钩部(9)的可上下移动段长度Hmax决定浮沉件(5)上下往复行程的大小，在30～100mm范围内取值；浮头(10)的直径D为加热管(6)内径Di的1.10～1.15倍；浮头(10)在剧烈沸腾的蒸汽泡溶液两相流浪涌随机的、不定向的冲压力和加热管口两相流向上的冲动力的共同作用下，带动加热管(6)内的粗钢丝螺旋(5)作上下浮沉往复、径向振动和自转的复杂运动，实现管内壁污垢实现自动清洗和管内侧的传热强化，而又不会发生相互磨损；直板叶片(14)的外切圆直径D2比加热管(6)内径Di小1～6mm，长度H为80～180mm；直板叶片(14)的叶片数3～4片。
2.依据权利要求1的一种自转浮沉螺旋清洗装置，其特征在于：浮头(10)为曲面体结构，其形状为椭球体、或球形体、或圆锥体、或只是其中的一部分曲面。
3.依据权利要求1的一种自转浮沉螺旋清洗装置，其特征在于：浮头(10)的下部设计有3～4个支耳(12)，支耳(12)的外切圆直径D2比加热管(6)内径Di大2～6mm，支耳(12)的高度H3要求≥0.25Di；浮头(10)的底部设计有直径6～10mm的漏孔(11)。
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|---|---|---|---|---|
| CN107702587A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-16 | 俞天翔 | 耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器 |
| CN108317890A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-07-24 | 湖南工业大学 | 一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构 |
| CN109443078A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-03-08 | 俞天翔 | 一种轨道端面轴承自动清洗螺旋 |
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| CN107702587B (zh) * | 2017-10-30 | 2019-05-24 | 俞天翔 | 耦合螺旋清洗式自然循环蒸发器 |
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220819 Address after: Yuanda Village, Nanyang Street, Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang Province 311227 Patentee after: Zhejiang Huiyuan Steel Structure Engineering Co.,Ltd. Address before: 310001 No. 21 Kaiyuan Road, Shangcheng District, Zhejiang, Hangzhou Patentee before: ZHEJIANG INDUSTRIAL EQUIPMENT INSTALLATION GROUP Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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